사람을 보는 안목에 대한 뇌과학 -3 (게임 이론과 경제학)

 사실 본론이 2편이었고 뇌피셜과 직관, 제가 개인적으로 사회를 경험하면서 느낀 느낌들을 왕창 쏟아부은 1편에 비해서 좀 과학적이고 체계적인 결론을 내렸다고 생각했는데 부록으로 3편을 한편 더 쓰게 되네요.

 지금까지 1편과 2편을 보신 분들이라면, 어째서 신경과학자 특히 뇌과학과 경제학이 결합한 신경경제학자인 존스홉킨스 이대열 교수님께서 저에게 TEM 논문을 추천해주셨는지 이해가 좀 되실 것 같습니다. 경제학에서도 특히 미시경제학에서 연구하는 분야가 바로 인간의 행동에 대한 연구입니다. 인간은 과연 합리적인 동물인가? 상대방 인간이 어떤 전략을 선택할 때 나는 무엇으로 맞대응해야 최대한 이득을 얻을 수 있는가? 등을 고민하거든요.

 뇌과학 이야기를 마저 하고 본론으로 넘어가자면, 칼 프리스턴 교수는 뇌가 단순히 주어진 보상에 반응하고 습관을 강화하는 수동적인 존재가 아니라 능동적으로 이 세상을 추론하고 해석하여 미래를 예측하는 존재라고 주장했습니다. 그리고 나서 TEM 논문을 보면 이런 생각이 듭니다. '그럼 칼 프리스턴 교수가 말한 예측 오차 최소화라는 매커니즘은, 결국 인간으로 하여금 이 세상에 대한 정교한 추론 모델을 최대한 다듬고 정확하게 만들기 위한 압력 아닌가?'라고요.

 그런데 제가 여기까지 생각하고 나서 3편을 부록으로 추가로 쓰는 이유가 있습니다. 왜냐하면 칼 프리스턴의 이론만으로는 우리가 세상을 살아가는 방식을 모두 설명할 수 없거든요. 정확한 예측을 해도, 그 예측에 대응하는 정확하고 적절한 '전략'이 없다면 예측은 무용지물일 것입니다. 그러니까 칼 프리스턴의 이론과 + TEM 논문을 통해 일단 첫 번째로 인간은 정확한 예측을 지향한다고 결론을 내리면, 두 번째 퍼즐이 필요합니다. 그 예측에 해당되는 정확한 전략, 예상되는 미래에서 내가 가장 이득일 많이 뽑아먹을 수 있는 현명한 전략을 설정하고 실행하는 부분이 필요합니다.

우리들은 비록 관상가나 점쟁이, 사주풀이를 하는 사람들은 아니지만 사람의 얼굴이나 표정 목소리 걸음걸이부터 시작해서 얕게 보이는 각종 단서들을 통해 첫인상을 통해 상대방을 간파하고 예상을 하려고 항상 노력합니다

https://www.instagram.com/p/DTxnwbJiVnq/?utm_source=ig_web_copy_link&igsh=NTc4MTIwNjQ2YQ==

 경제학 강의 중에서도 게임 이론을 배워보면, 우리가 직관적이고 일상적으로 쓰던 개념들이 나름 학문적으로 연구가 되었고 하나의 중대한 전략으로 정립이 된 경우를 많이 봅니다. 예컨데 '눈에는 눈 이에는 이' 전략은 경제학 용어로 '팃포탯'이라고 할 수 있는데 상대방의 대응에 맞대응을 그대로 따라하는 전략이라고 볼 수 있습니다.

 저는 예전 2021년도에 온라인 게임을 하면서 심각하고 치명적인 정치질에 휘말린 적이 있었거든요. 그때 저에 대해서 잘 모르는 유저가 한 명 있었는데 이 친구가 당시 저를 매우 많이 도와주었습니다. 그래서 개인적으로 아주 고마워서, 그렇게 잘 알지는 모르는 사이였지만 저를 도와준 만큼 저 또한 꽤 소중한 물건, 희귀하고 좋은 물건을 선물로 준 적이 있었고 당시 제 극과 극을 달리던 반응(저를 정치적으로 공격한 애들한테는 매우 심각한 공격을, 저를 도와준 그 친구에 대해서는 아주 후한 선물을)에 대해서 '팃포탯'에 대해서 공부해보라고 추천해주더군요. 딱 제가 개인적인 모토로 삼던 내용이 그대로 담겨있었습니다. 도움을 줬으면 반드시 상응하는 보상을 주고, 피해를 줬으면 반드시 상응하는 피해를 주는 전략이었습니다.

 팃포탯은 매우 간단명료한 전략이지만 많은 다양한 알고리즘 대회에서 우승을 했을 정도로 강력한 전략입니다. 팃포탯을 보면, 지혜와 본질은 간단명료하고 쉽게 설명 가능해야 한다는 '오컴의 면도날'이 생각나는데, 당연히 이 단순무식한 전략이 모든 세계에서 통용되는 것은 아니고 여러 불확실성이라던지 인간 세상사의 복잡한 변수를 반영한 다양한 파생형 또한 존재합니다.

당시 저에게 도움을 준 친구가 재미있다고 추천한 중국 드라마 <대군사 사마의>는 개인적으로도 재미있게 보았습니다. 음모와 정치질이 판을 치는 가운데 미약한 권력으로 시작한 사마의가 어떠한 정치적 판단과 통찰을 통해서 성장(흑화?)하는지 잘 보여줍니다

https://osori.github.io/trust-ko/

 이 게임은 게임이론 중에서도 상대방의 전략에 어떤 식으로 맞대응하여 윈윈을 추구하거나 이기적인 탐욕을 충족할 것인지에 대해서 매우 간단한 파라미터 조정으로 쉽게 상황 변화를 관찰할 수 있는 좋은 게임입니다. 제가 동국대에서 게임이론을 배운 전주용 교수님 수업의 과제로 제시되어서 한번 해보고 리포트를 제출한 적이 있습니다(영문 리포트는 맨 아래에 있습니다).

상대방의 협력과 배신 행동에 따라서, 보상표의 시스템 체계에 따라서 살아남는 전략, 선호되는 선택이 모두 다 달라집니다

여기서 1편과 2편의 논리와 관찰이 실전으로 작용합니다. 우리는 상대방의 선호 전략이나 판단력에 대해서 잘 모르는 정보의 비대칭 속에서, 상대방의 초반 행동을 관찰하여 상대방의 선호 전략을 동시에 추론하고 잘 예측해야 한다는 교훈을 얻을 수 있습니다

사실은 이렇게 상대방의 선호 전략이 나름 고정이 되어 있습니다. 각 유형은 하나의 전략을 형상화한다고 보고, 이 캐릭터들이 어떤 보상 체계 속에서 살아남을 수 있는지를 후반에 시뮬레이션하게 됩니다

점점 실제 인간 사회와 비슷하게 '실수'라는 불확실성이 추가되고, 따라하지만 완벽하게 모사하지 않는 전략, 완전히 무작위로 행동하는 조커도 추가로 등장합니다

사람 수, 사람 비율, 보상 체계, 규칙을 어떻게 살짝살짝 조정하느냐에 따라서 결론이 확확 뒤바뀌는게 신기합니다

 특히 이 게임을 하면서 흥미로웠던 점은, 각종 전략의 분포 수와 보상 체계를 제가 건드릴 수 있었다는 점입니다. 보통은 주어진 조건에서 최적 전략을 찾는 데에 집중하는데, 이 게임에서는 제가 절대자나 정치 권력이 된 것 마냥 보상 체계를 건드려서 원하는 결과를 유도할 수 있다는 점입니다.

 이 부분에서 재미있게 생각난 부분이 뭐냐면 전 지구적인 협력과 협동이 필요한 게임, 예컨데 '지구온난화를 줄이기 위한 모두의 선택과 전략'입니다. 지구온난화에 악영향을 주기로 유명한 중국에서는 예컨데 프레온 가스 등 전 지구적으로 사용이 금지된 유해물질을 불법적으로 마구 뿜어대서 이기적인 탐욕을 충족하기로 유명했거든요. 당연히 개인의 신념이나 이타심(인류의 생존을 위한 원대한 포부?)에만 호소할 수 없고, 정교한 보상과 처벌 시스템을 통해서 해결이 가능하리라는 접근을 해보았습니다.

조별과제 ㅋㅋㅋ

 워낙 레포트를 쓴지 오래되서 chatGPT 선생님께 집어넣고 제가 지구 온난화에 대해서 서술한 내용만 좀 리뷰를 해달라고 다음과 같이 부탁해보았습니다.

 저 레포트를 제출할 당시에는 홉스의 <리바이어던>을 읽지 않아서 거기까지는 닿지 못했는데 지금은 추가할 수 있겠습니다. 홉스는 극심하게 혼란스러웠던 유럽 상황을 통해서 결국 안정과 평화를 위해서는 강력한 절대 권력(마키아벨리의 <군주론>처럼)이 질서 유지를 위해서 정치 권력 등을 행사해야 한다고 강력하게 주장했거든요. 당시 왕당파와 의회파가 갈려서 극심하게 싸우던 시기였는데 얼핏 보면 왕당파 지지자 같지만, 동시에 강력한 왕권은 신하들과 백성들의 안전을 보장하는 중요한 계약으로부터 나온다고 주장했기에 왕권신수설을 주장했던 왕당파로부터도 나중에 배척받는 결과로 이어집니다.

 특히 미국이 트럼프 대통령을 중심으로 고립주의로 회귀하고 아메리카 퍼스트 정책으로 선회하면서 세계의 경찰 노릇을 못 해먹겠다고 말하는 시대 흐름 상, 점차 국제 공동의 질서나 권력이 흔들릴 것입니다. 그런데 제가 아까 위에서 전체 보상 체계를 건드려서 모든 이들을 협력자로 미묘하게 조정한 것에서 볼 수 있듯이, 결국 지구온난화 같은 범 지구적인 문제를 해결하기 위해서는 중국이나 러시아 등의 이기적인 강대국을 조정하고 보상과 처벌을 할 수 있는 범세계적이고 강력한 국제 기구가 존재해야 하거든요.

 애초에 미국마저도 석탄과 원자력 등 위험한 에너지로 회귀하면서 지구 온난화는 사기라고 주장하는 만큼, 세계 각국은 협력보다는 자국의 현실적 이익 극대화를 위해서 다시 환경규제보다는 단기적 이익을 위한 미래 세대의 희생으로 방향성을 틀 것 같아서 점점 범 지구적인 문제의 해결로부터는 요원해지는 것 같습니다.

 아래는 당시 제출한 영문 레포트 원문.

1. Lessons learned from interactive tutorial

 To maximize the point, I had to carefully observe the pattern that shown on opponents. Since all the opponents use any kind of strategy so that not participating the game with just randomness, I had to carefully observe to prevent betrayal. For all the games I started with cooperation to watch how the opponent react until 3 rounds. By examining about 3 times, I could predict the strategy of opponent and select the strategy that can maximize my point.

 By this process, I felt emotion can be a good source to making rational strategy. There are two reasons. First, I could get variety of emotions from the results until the end of 3 rounds and was able to learn and memorize the result in short time efficiently. If the cooperation was helpful for my point, there were no reasons to change my decision and just simply repeated my strategy without having serious concerns. But sometimes I felt nervous from the betrayal from the opponents, I started to concentrate much more than normal state and tried to find out the strategy that opponents have. My emotion occurred as the surprise event came to me which made me more absorbed into the game and try to figure out the best way to respond to opponent’s strategy.

 Second, proper emotion can be a message to other players. There was one opponent who used strategy that looked like irrational rage and anger. If he experienced only one betrayal, he will only choose to betrayal like playing chicken game. I do not think that is rational or good strategy but at least it shows others a message that betrayal would not be happy for all of players. Let’s guess that we are all fool and cannot feel proper emotion from the result. If the emotion that we feel from the result actually mismatch to the common sense, other player think that we have serious problem with our cognition system that they can exploit from us. By simply showing the proper level of emotion like, “if you betray me I will revenge you, but as you get enough punishment the relationship can be back to normal”, can be effective message that prevent betrayal by noticing high cost of betrayal, but also boosting cooperation by noticing reward can be attractive that opponent would seriously examine between collaboration and betrayal.

 I guess simple message can be effective from preventing betrayal and boosting reward of collaboration, which the message actually came from the proper level of emotion not like emotion with enormous rage that only one betrayal will straightly go to collapse. People think emotion not rational because we often have mistakes that are chosen from our emotion but I think emotion has been evolved as first-level decision making that enabled us to survive from fast, changeable nature surrounding us. Having proper emotion is just like having proper rational strategy examined carefully to maximize own reward. If we always put our rages on every game and do not think about future, it would be like just participating games randomly hoping the good luck would give us best reward. If being too much emotional on every situation would be very similar to that being too much rational excluding emotion thinking that emotion is always irrational making us loss.

2. My own scenario for the trust building process in real life using sandbox mode

 Today, the pan-global problems are getting more and more serious like global warming. For example, Generative AI services are experiencing boom which worsening CO2 emission and global warming problem. There are jokes about global warming that, asking people imagine university group project that 8 billion people participating. Very small group of university students like 4 have so many various strange stories famous on internet which leads to destructive outcome but as the players get more involved and they do not know each other like pan-global relationship, the risk will become seriously higher. 

 As the game player suggested the increasing distrusts and misunderstandings also, I tried to reflect the real life by dividing people with all kinds of strategies evenly. Also by pointing both cooperation high, I assumed that pan-global problems can be solved by cooperation but at the same time, both betraying others will lead to worst outcome to everyone. In real life and especially to problems like global warming, person who betrays tend to get more profit than others but the total outcome is always worse since people could not stop the global warming. For the rules I put mistake rate to 30% to reflect uncertainty of real life and also cheating of players in real life. There are still limit that situation in global warming, the outcome and reward do not come out quickly because there is only one Earth we can live in universe. This simulation will tell us which strategy might have possibility to solve global warming, not the strategy that can survive under global warming.

So the fool survived and alternated all the players very quickly. 

It was very interesting that by just changing outcome of betrayal a little((+3, -4) -> (-3,+3)) changed the whole players’ best strategy from fool to cooperators.

I think this implies that making setting the outcome of game regarding on global warming is very important and sensitive. If the compliance system is strong and uncertainty is low, people would feel that cooperating will be rational and helpful both not only for their life but also for the global warming. If the uncertainty is high and people’s outcome is higher when betraying others compared to the ones who are being betrayed, whole people will change their strategy to make their own profit maximum.

 These results also implies that unity in strategy for all global citizens is important. In the second game that the pink color became the popular strategy, TFT strategies competed against pink color for long time compared to first game that green strategy became popular strategy very quickly. The remaining portion of undesirable strategy will keep their emission of CO2 until changing the strategy which can also be crisis because global warming is time-sensitive issue. As the global warming proceed the outcomes can be changed increasing uncertainty and also the rewards of players.

 Since the real world is dynamic mixture of games, adopting just simple functional changes to rewards that depends on the portion of strategies, time, and total amount of resources will be very meaningful to predicting real world problems. This suggests that international climate policy could focus not only on enforcing cooperation, but also on carefully designing payoff structures and minimizing uncertainty in the long-term outcomes.