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Effets de réseau et concurrence entre technologies incompatibles Eléments théoriques et empiriques David Bounie, ENST www.enst.fr/egsh/bounie HEC 18 novembre.

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1 Effets de réseau et concurrence entre technologies incompatibles Eléments théoriques et empiriques David Bounie, ENST HEC 18 novembre 2005

2 2 Introduction (1) Vous avez étudié les effets de réseau et leurs effets sur la structure de marché à partir de Katz et Shapiro (1985). Les effets de réseau opèrent comme « des rendements croissants déchelle du côté de la demande ». Les rendements déchelle limitent le nombre de firmes sur le marché (nécessité de couvrir les frais fixes). Lorsque les consommateurs valorisent la taille dun réseau, cela favorise la concentration. Katz, M. and C. Shapiro, (1985), Network Externalities, Competition and Compatibility", American Economic Review, 75(3),

3 3 Introduction (1) Que peut-on dire de limpact des effets de réseau sur la concurrence entre technologies incompatibles ? Lorsque les technologies sont incompatibles, deux effets sont à attendre : Lattractivité dune technologie est influencée par sa base installée Lattractivité dune technologie dépend de son utilisation future et de lutilisation de produits compatibles.

4 4 Introduction (2) Ces deux effets peuvent conduire à : la domination exclusive dune technologie (Farrell et Saloner (1986)) par excès « dinertie » ou de « précipitation » la domination dun standard technologique inefficace (Farrell et Saloner (1986)) des verrouillages technologiques irréversibles (Arthur (1988))

5 5 Introduction (3) Mais des stratégies existent pour lutter contre ces effets de domination technologique : Des stratégies de prix (Katz et Shapiro (1986) Des stratégies de coûts (Katz et Shapiro (1986) Des stratégies de pré-annonce (Farrell et Saloner (1986) Des stratégies de subvention des coûts de changement (Varian, 1999) La stratégie de compatibilité ne sera pas ici étudiée

6 6 Objectifs des séances Présenter les résultats de certains travaux académiques qui portent sur la concurrence entre technologies incompatibles soumises à des effets de réseau Présenter quelques stratégies de lutte contre le lock-in Illustrer ces résultats à laide de deux cas réels de concurrence technologique Systèmes de paiement électronique (Bounie, 2002, 2003) Monnaie électronique (Shy, 1996, Bounie, 2005)

7 7 Quelques questions Pourquoi Windows domine ses concurrents ? Pourquoi eBay est la seule plate-forme ? Pourquoi le porte-monnaie électronique est un échec ? Existe-t-il des stratégies pour lutter contre lirréversibilité ? Que peut-on dire sur la concurrence entre technologies lorsque celles-ci sont soumises à des effets de réseau ?

8 8 Concurrence entre biens réseaux incompatibles Farrell, J. and G. Saloner, (1986), Installed Base and Compatibility: Innovation, Product Preannouncement, and Predation", American Economic Review, 76, Mettent en évidence des effets dinertie et de précipitation dans ladoption dune technologie Montrent linefficacité de ladoption technologique dans le cadre des effets dinertie et de précipitation

9 9 Le modèle (1) Nouveaux utilisateurs potentiels arrivent dans le temps (t) Avant T* seule la technologie U est disponible Après T* la technologie V est disponible La nouvelle technologie V n'est pas anticipée Ceux qui ont acheté U avant T* conservent U Les nouveaux arrivants doivent décider de ladoption ou non de V

10 10 Le modèle (2) Dans le cadre simplifié : u(x)= a + bx ; a = bénéfices intrinsèques de la technologie (si x=0 par ex.) bx = bénéfices liés à laccroissement du réseau de taille x Ici x est approximé avec t u(t) = a + bt (au temps t le réseau croît de t)

11 11 Le modèle (3) Un utilisateur qui adopte U en T a un bénéfice de :, r = taux dintérêt Le dernier utilisateur qui adopte U en T a un bénéfice de :

12 12 Le modèle (4) Un utilisateur qui adopte V en T a un bénéfice de : pour T>T* car V peut être préféré à U si c > a ou si d > b

13 13 Le modèle (5) Imaginons un arrivant en t > T* Quelle stratégie : adoption ou non de V ? La stratégie dépend des valeurs de a, b, c et d. Matrice des gains

14 14 The bandwagon effect (1) Ladoption est une stratégie gagnante (équilibre de Nash) Si le premier utilisateur pense que les autres adopteront V alors il est optimal dadopter V Lutilisateur souhaite bénéficier des effets futurs de la technologie (d/r^2) Lanticipation des effets de réseau futurs compensent les gains générés par les effets de réseau liés à la base installée de lancienne technologie

15 15 The bandwagon effect (2) La non adoption est une stratégie gagnante (équilibre de Nash) les gains liés à la valorisation de la base installée passée et future de la nouvelle technologie sont plus importants que les gains anticipés pour la nouvelle technologie

16 16 The bandwagon effect (3) Deux autres équilibres existent: les gains liés à la valorisation de la nouvelle technologie excède les gains de la base installée passée de lancienne technologie les gains liés à la base installée passée de lancienne technologie excèdent les gains futurs de la nouvelle technologie

17 17 Efficacité des équilibres Les gains des gagnants peuvent excéder ou bien être inférieurs à ceux des perdants Les gagnants : tous ceux pour qui Les perdants : les nouveaux utilisateurs non suivis dans leur choix les anciens utilisateurs qui se retrouvent bloqués Il peut exister des équilibres avec adoption ou non adoption qui ne sont pas socialement optimaux

18 18 Efficacité des équilibres Deux cas sont généralement présentés : Lexcès dinertie : les utilisateurs valorisent plus la base installée passée de la nouvelle technologie que les gains de ladoption de la nouvelle technologie (coût dincompatibilité) L excès dengouement : les utilisateurs valorisent les qualités hors réseau de la nouvelle technologie et par effet de contagion la nouvelle technologie est adoptée

19 19 Cas simples dexcès dinertie et de précipitation 2 technologies, O (old) et N (new) 2 utilisateurs qui ont adopté O Les 2 utilisateurs doivent prendre la décision de changer ou non de technologie Un utilisateur connaît son type mais pas le type de lautre

20 20 Lexcès dinertie La probabilité quun utilisateur soit de type N est de 80% et la probabilité quil soit de type O est de 20% Matrice des paiements Quel est léquilibre du jeu ? Pour un type NPour un type O

21 21 Analyse Considérons la décision dadoption du deuxième joueur Sil est de type O, il choisit toujours O (stratégie dominante) Sil est de type N, il changera pour N ssi le 1 er choisit N Considérons la décision dadoption du premier joueur Le payoff espéré de choisir N est (0,8 * 17) + (0,2 * -10) = 11,6 Le payoff espéré de choisir O est 12 Un type N choisira O en tant que premier joueur car il est certain dobtenir 12 Un type O choisira O en tant que premier joueur.

22 22 En résumé Il existe un effet dinertie même si : La croyance préalable est que les utilisateurs préfèrent la nouvelle technologie avec une probabilité élevée Les deux utilisateurs préfèrent la nouvelle technologie Néanmoins, le seul résultat est la non adoption !!!

23 23 Lexcès dengouement La probabilité quun nouvel utilisateur soit de type N est de 1% ; la probabilité quil soit de type O est de 99% La matrice des payoffs est la suivante : Quel est léquilibre du jeu ? Pour un type NPour un type O

24 24 Lexcès dengouement Considérons la décision dadoption du deuxième joueur Sil est de type N, il choisit O si le 1 er choisit O ou N si le 1 er choisit N Sil est de type O, il choisit O si le 1 er choisit O ou N si le 1 er choisit N Considérons la décision dadoption du premier joueur Sil est de type N, il choisit N (sachant que le second le suivra) Sil est de type O, il choisit O (sachant que le second le suivra)

25 25 Résultats Si le 1 er adopteur est de type N, les deux consommateurs choisissent N Le bénéfice moyen de leur action est : 0,01 * ,99 * 5 = 5,08 Alors que le bénéfice moyen dun type N qui choisit O est de : 0,01 * ,99 *100 = 99,12 Voici un exemple de bandwagon equilibrium qui conduit à un excès de précipitation (« penguin effect »)

26 26 En résumé Ladoption de la nouvelle technologie a deux effets Effet positif sur les agents qui sélectionneront dans le futur la nouvelle technologie Effet négatif sur les consommateurs ayant adopté lancienne technologie Les bénéfices privés de ladoption ou de la non adoption peuvent être inférieurs aux pertes supportées par les consommateurs ayant adopté lancienne technologie Non-endogénéisation des comportements dadoption

27 27 Le verrouillage technologique irréversible (lock-in) Arthur, B. W., (1989), Competing Technologies, Increasing Returns, and Lock-In by Historical Events, The Economic Journal, 99, Ladoption et la diffusion dune technologie est dautant plus importante que la base installée est importante Plus la base installée est importante, plus la probabilité dadoption de la technologie dans le futur est importante (rendements croissants dadoption ou économies déchelle du côté de la demande) Ce phénomène conduit à des irréversibilités

28 28 Le modèle (1) Deux types de technologies A et B Deux types de consommateurs a et b n A et n B désignent le nombre de conso. n qui ont adopté les techno A et B k, paramètre de réseau c et d, les préférences des individus pour les deux technologies

29 29 La matrice des payoffs Hypothèses : c a > d a, les consommateurs de type a préfèrent A à B c b < d b, les consommateurs de type b préfèrent B à A

30 30 Résultat si k = 0 La probabilité darrivée sur le marché dun type a ou b est égale à 1/2 Les choix des consommateurs sont définitifs Si k = 0, alors la part de marché de A ou B est égale à 0,5 lim (x ) = 0,5 (loi des grands nombres) Que se passe t-il si k > 0 ?

31 31 Résultat si k > 0 Considérons le choix du n + 1ème consommateur Si ce dernier est de type a, alors : Il choisit A si et seulement si : Il choisit B si et seulement si : Si ce dernier est de type b, alors : Il choisit A si et seulement si : Il choisit B si et seulement si :

32 32 Résultat si k > 0 Un agent de type a adopte sa technologie préférée A si : La part de marché de A (par rapp. à B) est supérieure à la valorisation des techno / effet de réseau De manière inverse, un agent de type b adopte sa technologie B préférée si :

33 33 Résultat si k > 0 Comme alors on peut illustrer 3 résultats : RI : les agents a et b choisissent B. RII : les a choisissent A et les agents b choisissent la technologie B. RIII : les agents a et b choisissent la technologie A.

34 34 Analyse Dans les régions I or III, il existe une domination dune technologie qui devient irréversible La domination est un résultat pérenne à long terme La trajectoire éventuelle dans la région 2 est inconnue a priori et liée à des événements aléatoires Lorsque les préférences sont très similaires Les premiers utilisateurs influencent la trajectoire

35 35 Conclusion Les états finaux déquilibre de la diffusion sont incertains mais la domination technologique est une certitude Arthur (1988) montre à laide dun processus aléatoire connu sous le nom durnes de Polya que si lon assiste à une arrivée massive dun type dagent particulier sur le marché, la technologie subira un enfermement (lock-in) Un agent économique peut être amené à adopter une technologie dont les qualités intrinsèques sont les plus pauvres si lensemble des autres utilisateurs ladopte

36 36 Les stratégies de lutte contre le verrouillage Quatre stratégies peuvent être distinguées: La stratégie de prix La stratégie de coût La stratégie de préannonce La stratégie de subvention des coûts de changement

37 37 Subventionner les « switching costs » (Varian) Exemple de deux ISP qui se font concurrence c, coût de fourniture dun service Internet Marché concurrentiel (nombreux ISP) En labsence de coûts de changement, le prix du service Internet sera : p = c (= coût marginal de production du service) Supposons un coût de changement dISP de s (équivalent monétaire des coûts de changements (résiliation, etc.))

38 38 Arbitrage du consommateur Pour attirer les consommateurs, les ISP peuvent dédommager les nouveaux utilisateurs dun montant égal à d (offre 1 er mois) Comment cette option affecte la stratégie de tarification de la firme et léquilibre de marché ? Au début du mois, le conso se pose la question du changement Sil le fait, il paie p – d, mais il doit supporter s. Sil reste, il paie toujours p et évite de supporter s.

39 39 Arbitrage du consommateur Après le 1 er mois, les ISP facturent le même prix. Le consommateur changera si la valeur présente (VP) du changement et supérieure à la VP de loffre quil possède. Soit, r le taux dintérêt mensuel La condition de changement peut être réécrite :

40 40 Arbitrage du consommateur Lhypothèse de concurrence implique une égalisation des prix : (p-d) + s = p Il suit que d = s ; le discount doit être au moins égal au coût de changement !! Si une entreprise peut « verrouiller » sa clientèle avec d < s alors il est intéressant de le faire !!!

41 41 La stratégie de pré-annonce (1) On reprend le cadre de Farrell et Saloner (1986) Les utilisateurs ne savaient pas que V allait apparaître en T* Imaginons que la sortie de V soit pré-annoncée en [ T*-ξ ] pour une sortie en T* Si tous les conso potentiels dans lintervalle [ T*-ξ, T*] préachétent V alors le « bandwagon effect » de U est stoppé La valeur de la techno en T*-ξ sont égaux à ceux qui auraient prévalu en t > T* sans préannonce

42 42 La stratégie de pré-annonce (2) Permet de pré-constituer une base installée tout en limitant leffet de réseau associé à lancienne technologie. Les gains liés à lattente de la nouvelle technologie peuvent être alors supérieurs aux bénéfices liés à ladoption de lancienne technologie Mais léquilibre obtenu avec pré-annonce peut être inefficace !

43 43 Les stratégies de prix et de coût Katz, M. and C. Shapiro, (1986): Technology Adoption in the Presence of Network Externalities, Journal of Political Economy, 94, Les consommateurs valorisent le succès futur des technologies Mais, ce succès dépend de lintensité de la concurrence (en prix et coût) sur le marché

44 44 Le modèle (1) 2 période de temps (t=1,2) 1 consommateur achète en t (différent dans chaque période) 2 biens à choisir : A et B Les prix des biens en t sont notés p t et q t Les ventes en t sont x t et y t Lutilité quun conso tire de lachat dun bien A en t est : i.e. dépend du nombre total de consommateurs qui achètent A sur les deux périodes (idem pour B)

45 45 Le modèle (2) Les coûts marginaux constants des 2 biens sont c t et d t, avec c t – d t (avantage en coût de B en t) Supposons que 1 0 et 2 0 (B est plus couteux en 1 et moins coûteux en 2) Considérons la 2 ème période quand le conso en 1 a acheté A: Le conso de 2 ème période achètera aussi A ssi: v(2) – p 2 v(1) – q 2 v(2) – v(1) p 2 – q 2 δ 2 Avantage en termes de base installée de A (v(2) – v(1)) et avantage en prix de δ 2

46 46 Le modèle (3) Considérons la 2 ème période quand le conso en 1 a achète B: Le conso de 2 ème période achètera aussi B ssi: v(2) – p 2 v(1) – q 2 v(2) – v(1) - δ 2 Considérons maintenant la 1 ère période Si - δ 2 v(2) – v(1) δ 2, le conso de 2 ème période suit tjs le conso de 1 ère le conso de 1 ère choisit A ssi: v(2) – p 1 v(2) – q 1 p 1 q 1 i.e., δ 1 0

47 47 Le modèle (4) Si v(2) – v(1) δ 2, mais v(2) – v(1) -δ 2, le conso de 2 ème période achète A le conso de 1 ère choisit A ssi: v(2) – p 1 v(1) – q 1 v(2) – v(1) δ 1 Si v(2) – v(1) δ 2, mais v(2) – v(1) -δ 2, le conso de 2 ème période achète B le conso de 1 ère choisit A ssi: v(1) – p 1 v(2) – q 1 v(1) – v(2) δ 1 Considérons ce qui se passe lorsque les firmes contrôlent les prix des biens A et B π A = (p 1 – c 1 ) x 1 + (p 2 - c 2 ) x 2 π B = (q 1 – d 1 ) y 1 + (q 2 - d 2 ) y 2

48 48 Le modèle (5) En période 2, les firmes se concurrencent en prix. Considérons 2 cas : Cas 1 2 v(2) – v(1): le bien B peut être vendu profitablement en 2 même si A est acheté en 1 et tarifé au coût en 2 Si A est acheté en 1, alors le profit de B est : π B = 2 – (v(2) – v(1)) Si B est acheté en 1, alors le prix de 2 ème période peut être fixé au max à v(2) – v(1) + c 2 B sera acheté en 1 si v(2) – q 1 v(1) – c 1 q 1 v(2) – v(1) + c 1 B compare les 2 profits : 2 v(2) – v(1) v. v(2) – v(1) + c 1 + v(2) – v(1) + c 2

49 49 Le modèle (6) En conséq. B est acheté en 1 et 2 ssi: 2 v(2) – v(1) (v(2) – v(1) + c 1 ) + (v(2) – v(1) + c 2 ) 3(v(2) – v(1)) - 1 Cas 2 2 < v(2) – v(1): B nest pas garantie en 2 Qqsoit la firme qui capture les ventes en 1 gagnera en 2 Etant donné les ventes en 1, les profits en 2 sont (v(2) – v(1)) - 2 pour A (v(2) – v(1)) + 2 pour B

50 50 Le modèle (7) Si A gagne en 1, son profit est : π A = (p 1 – c 1 ) x 1 + (v(2) – v(1)) - 2 p 1 * = c 1 - (v(2) – v(1) - 2 ) Si B gagne en 1, son profit est : π B = (q 1 – d 1 ) x 1 + (v(2) – v(1)) + 2 q 1 * = d 1 - (v(2) – v(1) + 2 ) La firme qui a le prix le plus bas simpose, B simpose ssi

51 51 Conclusion La technologie qui bénéficie dun avantage en coûts dans la première période est adoptée. Il existe alors un avantage pour les « first-movers » qui contraignent par la suite les choix des nouveaux consommateurs. La technologie qui bénéficie dun avantage en prix dans la première période sera adoptée en seconde période. Le prix de prédation peut être considéré comme un investissement en termes de base installée pour les périodes futures


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