Découvrez comment la théorie des jeux structure la recherche sur la prise de décision en simplifiant des choix complexes pour les transposer dans des scénarios contrôlés, tels que le dilemme du prisonnier et le jeu de l’ultimatum. En associant ces méthodes à des biocapteurs tels que l’oculométrie, la galvanométrie (GSR), l’électroencéphalogramme (EEG) et l’analyse des expressions faciales, les chercheurs peuvent mettre en lumière les facteurs émotionnels et inconscients qui sous-tendent les décisions, révélant ainsi non seulement ce que les gens choisissent, mais aussi pourquoi ils font ce choix.
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En tant qu’êtres humains, nous faisons constamment des choix. Nos journées sont façonnées par des décisions, grandes ou petites, qui jalonnent notre parcours dans la vie (« Que vais-je mettre aujourd’hui ? », « Que vais-je faire de ma vie ? »). Comprendre ce processus décisionnel – comment nous en venons à opter pour une certaine ligne de conduite – est l’un des axes principaux de la recherche sur le comportement humain.
Dans la plupart des situations de la vie réelle, il existe une multitude d’actions possibles et presque autant de facteurs extérieurs susceptibles d’influencer nos choix. C’est précisément pour cette raison qu’il a souvent été difficile pour les psychologues et les chercheurs en comportement humain d’étudier notre processus décisionnel de manière systématique. C’est là qu’intervient la théorie des jeux.
Nous allons voir ci-dessous ce qu’est la théorie des jeux, découvrir des exemples de son utilisation dans des expériences sur le comportement humain, et voir comment les biocapteurs (notamment l’oculométrie, la réponse galvanique de la peau, l’analyse des expressions faciales et l’EEG) peuvent aider à étudier en détail le processus décisionnel.
Qu’est-ce que la théorie des jeux ?
Définie comme « l’étude des modèles mathématiques de conflit et de coopération entre des décideurs rationnels et intelligents » [1], il s’agit essentiellement d’un domaine de recherche qui examine la manière dont les individus réagissent face à des choix limités, dont les issues possibles sont restreintes et peuvent être positives, négatives ou neutres.
Si les concepts liés à la théorie des jeux sont proposés et débattus depuis longtemps, ce n’est qu’en 1928, avec la publication de l’ouvrage de John von Neumann intitulé « Théorie des jeux et comportement économique », que ce domaine a été formalisé. Ces concepts ont ensuite été approfondis par des mathématiciens tels que John Nash et Robert Axelrod.
Si la théorie des jeux est utilisée et étudiée dans divers domaines (notamment en économie et en philosophie), l’application de cette approche peut s’avérer particulièrement intéressante lorsqu’elle est abordée dans le contexte du comportement humain et de la psychologie.
En limitant les choix que les gens peuvent faire, il devient possible d’étudier le processus de prise de décision de manière systématique. On peut alors examiner en détail la manière dont une personne choisit un chemin qui la mène à un résultat prédéfini. Mais à quoi ressemblent ces choix ?
Exemples d’expériences en théorie des jeux
L’un des exemples les plus anciens et les plus souvent cités est le dilemme du prisonnier. Dans ce scénario, deux prisonniers sont interrogés par des inspecteurs et ont le choix entre trahir leur codétenu ou garder le silence. Comme il n’y a pas suffisamment de preuves pour les condamner pour l’accusation principale sans la trahison de l’un d’entre eux (ou des deux), ils ne purgeront qu’un an de prison s’ils gardent tous deux le silence, mais trois ans s’ils se trahissent mutuellement. S’ils se trahissent tous les deux, ils passeront chacun deux ans en prison.
Voici une explication des options :
- Si le prisonnier 1 et le prisonnier 2 se trahissent mutuellement, ils passeront tous les deux deux ans en prison
- Si le prisonnier 1 trahit le prisonnier 2, mais que ce dernier ne dit rien, le prisonnier 1 sera libéré et le prisonnier 2 passera trois ans en prison (et inversement)
- Si le prisonnier 1 et le prisonnier 2 restent tous deux silencieux, ils ne purgeront chacun qu'une année de prison
Cela s’explique également par ce qui suit :
| Le prisonnier n° 1 ne dit rien | Le prisonnier n° 1 trahit | |
| Le prisonnier n° 2 ne dit rien | 1 an chacun | Le détenu n° 2 écope de trois ans, le détenu n° 1 est remis en liberté |
| Le prisonnier n° 2 trahit | Le détenu n° 1 écope de trois ans, le détenu n° 2 est remis en liberté | 2 ans chacun |
Il existe différentes façons de présenter le dilemme du prisonnier afin de le rendre plus adapté au monde réel, en proposant aux participants à la fois un scénario plus réaliste et un ensemble limité de choix à explorer. L’exemple ci-dessus est particulièrement intéressant pour les chercheurs, car le choix optimal n’est souvent pas retenu.
D’un point de vue purement égoïste, les participants devraient choisir de trahir leur codétenu : ils auraient alors la possibilité d’être libérés, ou du moins de voir leur peine réduite de deux ans, si leur codétenu les trahissait alors qu’eux-mêmes ne le feraient pas.
Cependant, ce qui est encourageant pour l’humanité, c’est que les gens se comportent généralement de manière coopérative [2] et ne disent rien qui puisse trahir les autres. Pour rendre les choses plus intéressantes et plus complexes, le scénario peut être répété plusieurs fois afin d’observer comment chaque participant se comporte lorsque l’on tient compte de ses comportements antérieurs. Le fait d’être trahi par un codétenu signifie bien sûr que le participant sera moins enclin à lui faire confiance à l’avenir, ce qui peut entraîner une riposte, selon le principe du « œil pour œil ».
Comprendre comment et pourquoi ce processus se déroule est un thème central pour les chercheurs en comportement humain.
Le jeu du poulet
Un autre exemple classique est celui du « jeu du poulet » (également appelé « jeu du faucon et de la colombe » ou « jeu de la congère » [3]), qui met en scène deux « joueurs » roulant à grande vitesse l’un vers l’autre dans des voitures distinctes : l’un d’eux (ou les deux) peut faire une embardée pour éviter la collision, mais deviendra alors le « poulet ». Si aucun des deux ne fait d’embardée, ils entreront en collision (et, disons-le, mourront).
Comme précédemment, les résultats peuvent être présentés sous forme de tableau.
| La voiture n° 2 continue d’avancer | |
| La voiture n° 1 continue à rouler | Les deux se sont écrasés |
| La voiture n° 1 fait une embardée | La voiture n° 1 perd |
La logique de ce jeu est devenue particulièrement célèbre lorsqu’elle a été appliquée à la guerre nucléaire : deux pays se menacent mutuellement avec des bombes nucléaires, se dirigeant vers une destruction réciproque à moins que l’un d’eux ne « change de cap » et ne désamorce la situation.
Il va sans dire que ces jeux peuvent devenir bien plus complexes que les deux présentés ci-dessus, chaque modification offrant un éclairage différent sur la manière dont les êtres humains prennent leurs décisions et sur la nature de ces décisions.
Voici quelques autres exemples (il en existe bien d’autres) :
- La chasse au cerf / le jeu de l'assurance
- Jeu du mille-pattes
- Enchères en dollars
- Guerre d'usure
- Le dilemme du client
- Les échecs infinis
- Problème de négociation
- Le dilemme du bénévole
- Le jeu de l'ultimatum
- Le jeu du dictateur
Recherche sur la théorie des jeux et le comportement humain
Diverses études ont montré comment le processus décisionnel au sein des jeux peut être délimité et compris plus en détail grâce à des dispositifs tels que les oculomètres, les capteurs GSR, l’analyse des expressions faciales et l’EEG.
On peut citer comme exemple le jeu de l’ultimatum [4]. Dans ce jeu, un joueur dispose d’une somme d’argent qu’il peut répartir avec un autre joueur selon la proportion de son choix ; l’autre joueur peut alors accepter (et l’argent est réparti entre eux en conséquence) ou refuser (et aucun des deux ne reçoit d’argent).
Le choix rationnel pour le destinataire serait de toujours accepter l’argent, car c’est toujours mieux que de ne rien avoir, mais, sans surprise, les êtres humains agissent différemment.
Hewig et al. (2011) ont utilisé à la fois l’EEG et la GSR dans le cadre du jeu de l’ultimatum afin d’évaluer l’influence des émotions sur la prise de décision. Ils se sont appuyés sur des recherches démontrant que les réponses GSR sont associées à des stimuli aversifs [5].
En analysant les réponses de la GSR (qui avaient auparavant été associées à des stimuli aversifs), ils ont également constaté que ces réponses étaient liées à un comportement moins « rationnel », démontrant ainsi comment nos capacités de prise de décision peuvent être influencées par nos émotions, et comment suivre ce processus.
Comme la coopération entre plusieurs joueurs est souvent au cœur des jeux susmentionnés, les chercheurs se sont également intéressés à l’activité EEG de plusieurs participants simultanément [6]. Babiloni et ses collaborateurs (2007) ont utilisé cette approche (appelée « hyperscanning EEG ») pour étudier le dilemme du prisonnier, et ont mis en évidence un lien entre l’activité corticale (au niveau du cingulum antérieur, associé au contrôle émotionnel) et la probabilité de trahison.
Cela a permis de mettre en lumière l’une des façons d’appréhender les mécanismes qui régissent la prise de décisions chargées d’émotion.
D’autres exemples ont également démontré l’importance des émotions dans l’orientation des décisions futures au sein d’un environnement de jeu [7, 8]. L’analyse des expressions faciales pouvant fournir des informations sur l’état émotionnel des participants, cette méthode pourrait permettre de comprendre comment ces changements peuvent influencer les décisions qui sont prises ou non.
D’autres études ont examiné dans quelle mesure l’analyse du regard des participants et la pupillométrie peuvent aider à détecter d’éventuels mensonges dans le cadre d’une tâche de prise de décision relevant de la théorie des jeux [9]. Cette approche a ensuite été étendue au contexte du jeu, permettant ainsi de comprendre comment la perception qu’un joueur a de l’autre peut influencer les résultats de la prise de décision [10].
Une étude récente a également montré comment des lunettes d’oculométrie peuvent fournir des informations sur l’influence de la socialisation sur la prise de décision dans le cadre d’une expérience du dilemme du prisonnier. Les chercheurs ont démontré qu’une attention accrue portée aux choix non coopératifs était associée à de tels résultats (c’est-à-dire le choix de trahir plutôt que de garder le silence) [11].
L’analyse de l’influence des processus sociaux sur la prise de décision à l’aide de l’oculométrie montre que même nos comportements inconscients peuvent être considérablement modifiés, ce qui ouvre la voie à la prédiction d’actions futures.
Des logiciels tels que Z-Tree sont souvent utilisés pour concevoir et mener ce type d’expériences en théorie des jeux. Cet outil peut être intégré à iMotions via son API, ce qui permet de réaliser facilement des études faisant appel à plusieurs capteurs. Cela offre un moyen simple de mener des expériences telles que celles décrites ci-dessus, en utilisant des biocapteurs pour mieux comprendre les processus décisionnels.
Toutes les études susmentionnées ont montré comment les biocapteurs peuvent apporter un éclairage sur les expériences de théorie des jeux et comment ils peuvent aider à prédire nos actions dans le cadre des scénarios prédéfinis de ces jeux. Plus ces recherches se multiplient, plus nous nous rapprochons de la compréhension de l’une des grandes questions de la recherche sur le comportement humain : comment nous prenons nos décisions, y compris comment fonctionne la gamification.
Références
[1] Roger B. Myerson. Théorie des jeux : analyse des conflits. Harvard University Press, 1992.
[2] Fehr, Ernst, et Urs Fischbacher. (2003). « The Nature of Human Altruism ». Nature, 425(6960) : 785-791.
[3] Sugden, R. *The Economics of Rights, Cooperation and Welfare*, 2e édition, p. 132. Palgrave Macmillan, 2005.
[4] Hewig J., Kretschmer N., Trippe R. H., Hecht H., Coles M. G. H., Holroyd C. B., et al. (2011). Pourquoi les humains s’écartent du choix rationnel. Psychophysiology 48, 507–514. 10.1111/j.1469-8986.2010.01081.x
[5] Hajcak G., McDonald N., Simons R. F. (2004). Psychophysiologie liée à l’erreur et affect négatif. Brain Cognition. 56, p. 189-197. 10.1016/j.bandc.2003.11.001.
[6] Babiloni F., Astolfi L., Cincotti F., Mattia D., Tocci A., Tarantino A., et al. (2007). « Société d’ingénierie en médecine et en biologie (EMBS 2007) », Actes de la 29e conférence internationale annuelle de l’IEEE, Paris : 4953–4956.
[7] Pillutla MM, Murnighan JK. 1996. Injustice, colère et rancune : le rejet émotionnel des offres d’ultimatum. Organ. Behav. Hum. Decis. Process. 68:208–24
[8] Harle K. M., Sanfey A. G. (2007). Une tristesse fortuite influence les décisions socio-économiques dans le jeu de l’ultimatum. Emotion 7, p. 876-881. 10.1037/1528-3542.7.4.876
[9] Wang, J.T., Spezio, M., Camerer, C.F. (2010). La pupille de Pinocchio : utilisation de l’oculométrie et de la dilatation pupillaire pour comprendre la sincérité et la tromperie dans les jeux émetteur-récepteur. American Economic Review, 100(3), 984–1007.
[10] Meijering, B., van Rijn, H., Taatgen, N. A., & Verbrugge, R. (2012). Ce que les mouvements oculaires peuvent révéler sur la théorie de l’esprit dans un jeu stratégique. Plos One, 7 (9), e45961.
[11] Peshkovskaya A.G., Babkina T.S., Myagkov M.G., Kulikov I.A., Ekshova K.V., Harriff K. : L’effet de la socialisation sur la prise de décision dans le jeu du dilemme du prisonnier : une étude par oculométrie. Plos One, 12(4) : e0175492, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0175492 (2017)