Effets de réseau et concurrence entre technologies incompatibles Eléments théoriques et empiriques

1. Effets de réseau etconcurrence entre technologies incompatiblesEléments théoriques et empiriques David Bounie, ENSTwww.enst.fr/egsh/bounie HEC 18 novembre 2005

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 d’échelle du côté de la demande ». • Les rendements d’échelle limitent le nombre de firmes sur le marché (nécessité de couvrir les frais fixes). • Lorsque les consommateurs valorisent la taille d’un réseau, cela favorise la concentration. • Katz, M. and C. Shapiro, (1985), “Network Externalities, Competition and Compatibility", American Economic Review , 75(3), 424-440

3. Introduction (1) • Que peut-on dire de l’impact des effets de réseau sur la concurrence entre technologies incompatibles ? • Lorsque les technologies sont incompatibles, deux effets sont à attendre : • L’attractivité d’une technologie est influencée par sa base installée • L’attractivité d’une technologie dépend de son utilisation future et de l’utilisation de produits compatibles.

4. Introduction (2) • Ces deux effets peuvent conduire à : • la domination exclusive d’une technologie (Farrell et Saloner (1986)) par excès « d’inertie » ou de « précipitation » • la domination d’un standard technologique inefficace (Farrell et Saloner (1986)) • des verrouillages technologiques irréversibles (Arthur (1988))

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. 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 l’aide de deux cas réels de concurrence technologique • Systèmes de paiement électronique (Bounie, 2002, 2003) • Monnaie électronique (Shy, 1996, Bounie, 2005)

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 l’irréversibilité ? • Que peut-on dire sur la concurrence entre technologies lorsque celles-ci sont soumises à des effets de réseau ?

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, 940-955 • Mettent en évidence des effets d’inertie et de précipitation dans l’adoption d’une technologie • Montrent l’inefficacité de l’adoption technologique dans le cadre des effets d’inertie et de précipitation

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 l’adoption ou non de V

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 l’accroissement du réseau de taille x • Ici x est approximé avec t • u(t) = a + bt (au temps t le réseau croît de t)

11. Le modèle (3) • Un utilisateur qui adopte U en T a un bénéfice de : • , r = taux d’intérêt • Le dernier utilisateur qui adopte U en T a un bénéfice de :

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

14. The bandwagon effect (1) • L’adoption est une stratégie gagnante (équilibre de Nash) • Si le premier utilisateur pense que les autres adopteront V alors il est optimal d’adopter V • L’utilisateur souhaite bénéficier des effets futurs de la technologie (d/r^2) • L’anticipation des effets de réseau futurs compensent les gains générés par les effets de réseau liés à la base installée de l’ancienne technologie

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. 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 l’ancienne technologie • les gains liés à la base installée passée de l’ancienne technologie excèdent les gains futurs de la nouvelle technologie

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. Efficacité des équilibres • Deux cas sont généralement présentés : • L’excès d’inertie : les utilisateurs valorisent plus la base installée passée de la nouvelle technologie que les gains de l’adoption de la nouvelle technologie (coût d’incompatibilité) • L’ excès d’engouement : les utilisateurs valorisent les qualités hors réseau de la nouvelle technologie et par effet de contagion la nouvelle technologie est adoptée

19. Cas simples d’excès d’inertie 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 l’autre

20. L’excès d’inertie • La probabilité qu’un utilisateur soit de type N est de 80% et la probabilité qu’il soit de type O est de 20% • Matrice des paiements • Quel est l’équilibre du jeu ? Pour un type N Pour un type O

21. Analyse • Considérons la décision d’adoption du deuxième joueur • S’il est de type O, il choisit toujours O (stratégie dominante) • S’il est de type N, il changera pour N ssi le 1er choisit N • Considérons la décision d’adoption 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 d’obtenir 12 • Un type O choisira O en tant que premier joueur.

22. En résumé • Il existe un effet d’inertie 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. L’excès d’engouement • La probabilité qu’un nouvel utilisateur soit de type N est de 1% ; la probabilité qu’il soit de type O est de 99% • La matrice des payoffs est la suivante : • Quel est l’équilibre du jeu ? Pour un type N Pour un type O

24. L’excès d’engouement • Considérons la décision d’adoption du deuxième joueur • S’il est de type N, il choisit O si le 1er choisit O ou N si le 1er choisit N • S’il est de type O, il choisit O si le 1er choisit O ou N si le 1er choisit N • Considérons la décision d’adoption du premier joueur • S’il est de type N, il choisit N (sachant que le second le suivra) • S’il est de type O, il choisit O (sachant que le second le suivra)

25. Résultats • Si le 1er adopteur est de type N, les deux consommateurs choisissent N • Le bénéfice moyen de leur action est : 0,01 * 13 + 0,99 * 5 = 5,08 • Alors que le bénéfice moyen d’un type N qui choisit O est de : 0,01 * 12 + 0,99 *100 = 99,12 • Voici un exemple de “bandwagon equilibrium” qui conduit à un excès de précipitation (« penguin effect »)

26. En résumé • L’adoption 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 l’ancienne technologie • Les bénéfices privés de l’adoption ou de la non adoption peuvent être inférieurs aux pertes supportées par les consommateurs ayant adopté l’ancienne technologie • Non-endogénéisation des comportements d’adoption

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, 116-131. • L’adoption et la diffusion d’une technologie est d’autant plus importante que la base installée est importante • Plus la base installée est importante, plus la probabilité d’adoption de la technologie dans le futur est importante (rendements croissants d’adoption ou économies d’échelle du côté de la demande) • Ce phénomène conduit à des irréversibilités

28. Le modèle (1) • Deux types de technologies A et B • Deux types de consommateurs a et b • nA et nB 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. La matrice des payoffs • Hypothèses : • ca > da, les consommateurs de type a préfèrent A à B • cb < db, les consommateurs de type b préfèrent B à A

30. Résultat si k = 0 • La probabilité d’arrivée sur le marché d’un 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. 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. 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. 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. Analyse • Dans les régions I or III, il existe une domination d’une 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. Conclusion • Les états finaux d’équilibre de la diffusion sont incertains mais la domination technologique est une certitude • Arthur (1988) montre à l’aide d’un processus aléatoire connu sous le nom d’urnes de Polya que si l’on assiste à une arrivée massive d’un type d’agent 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 l’ensemble des autres utilisateurs l’adopte

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

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

39. Arbitrage du consommateur • Après le 1er mois, les ISP facturent le même prix. • Le consommateur changera si la valeur présente (VP) du changement et supérieure à la VP de l’offre qu’il possède. • Soit, r le taux d’intérêt mensuel • La condition de changement peut être réécrite :

40. Arbitrage du consommateur • L’hypothèse 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. 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 l’intervalle [ 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. La stratégie de pré-annonce (2) • Permet de pré-constituer une base installée tout en limitant l’effet de réseau associé à l’ancienne technologie. • Les gains liés à l’attente de la nouvelle technologie peuvent être alors supérieurs aux bénéfices liés à l’adoption de l’ancienne technologie • Mais l’équilibre obtenu avec pré-annonce peut être inefficace !

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, 822-841 • Les consommateurs valorisent le succès futur des technologies • Mais, ce succès dépend de l’intensité de la concurrence (en prix et coût) sur le marché

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 pt et qt • Les ventes en t sont xt et yt • L’utilité qu’un conso tire de l’achat d’un bien A en t est : • i.e. dépend du nombre total de consommateurs qui achètent A sur les deux périodes (idem pour B)

45. Le modèle (2) • Les coûts marginaux constants des 2 biens sont ct et dt, avec ∆ ≡ ct – dt (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 2ème période quand le conso en 1 a acheté A: • Le conso de 2ème période achètera aussi A ssi: • v(2) – p2≥ v(1) – q2 • v(2) – v(1) ≥ p2 – q2 ≡ δ2 • Avantage en termes de base installée de A (v(2) – v(1)) et avantage en prix de δ2

46. Le modèle (3) • Considérons la 2ème période quand le conso en 1 a achète B: • Le conso de 2ème période achètera aussi B ssi: • v(2) – p2≤ v(1) – q2 • v(2) – v(1)≥ - δ2 • Considérons maintenant la 1ère période • Si - δ2≤ v(2) – v(1)≤ δ2, le conso de 2ème période suit tjs le conso de 1ère→ le conso de 1ère choisit A ssi: • v(2) – p1≥ v(2) – q1 → p1≤ q1 i.e., δ1 ≤0

47. Le modèle (4) • Si v(2) – v(1)≥ δ2, mais v(2) – v(1)≤ -δ2, le conso de 2ème période achète A → le conso de 1èrechoisit A ssi: • v(2) – p1≥ v(1) – q1 → v(2) – v(1)≥ δ1 • Si v(2) – v(1)≤ δ2, mais v(2) – v(1)≥ -δ2, le conso de 2ème période achète B → le conso de 1èrechoisit A ssi: • v(1) – p1≥ v(2) – q1 → v(1) – v(2)≥ δ1 • Considérons ce qui se passe lorsque les firmes contrôlent les prix des biens A et B • πA = (p1 – c1) x1 + (p2- c2) x2 • πB = (q1 – d1) y1 + (q2- d2) y2

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 : πB = ∆2 – (v(2) –v(1)) • Si B est acheté en 1, alors le prix de 2ème période peut être fixé au max à v(2) –v(1) + c2 • B sera acheté en 1 si v(2) – q1 ≥ v(1) – c1 → q1 ≤ v(2) –v(1) + c1 • B compare les 2 profits : ∆2 ≥ v(2) –v(1) v. v(2) –v(1) + c1 + v(2) –v(1) + c2

49. Le modèle (6) • En conséq. B est acheté en 1 et 2 ssi: • ∆2 ≥ v(2) –v(1) ≤ (v(2) –v(1) + c1) + (v(2) –v(1) + c2) • 3(v(2) –v(1)) ≥ -∆1 • Cas 2 • ∆2 < v(2) –v(1): B n’est 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)) - ∆2pour A • (v(2) –v(1)) + ∆2pour B

50. Le modèle (7) • Si A gagne en 1, son profit est : • πA = (p1 – c1) x1 + (v(2) –v(1)) - ∆2 • p1* = c1- (v(2) –v(1) - ∆2) • Si B gagne en 1, son profit est : • πB = (q1 – d1) x1 + (v(2) –v(1)) + ∆2 • q1* = d1- (v(2) –v(1) + ∆2) • La firme qui a le prix le plus bas s’impose, B s’impose ssi • ∆1 + 2∆2 ≥ 0