第24章 机制设计的其他议题(曹乾2016)
机制设计的其他议题 机制设计领域博大精深,内容丰富。在本书中,我们讨论了机制设计的一些基本层 面和重要结果。我们现在简单介绍机制设计领域的其他重要议题。注意,本章的讨论没 博奔论与机制设计 有特定的逻辑顺序。我们还提醒读者,本章的处理宛如蜻蜓点水,浮于表面。因此,在 有必要时,读者应该阅读我们提供的参考文献。本章列举的主题不可能是穷尽的。 24.1优势策略激励相容的特征 我们已经看到,直接显示机制被形式化为9=((O)N,f(·)),其中f是潜在的 社会选择函数,:是智能体i的类型集。每个智能体i的评价函数(·,·)将f选 择的配置的一个值指定给i。优势策略激励相容(DSIC)社会选择函数的漂亮刻画是由 Roberts1完成的。罗伯茨(Roberts)的工作将格林-拉丰特征定理(定理18.2和定理 18.3)一般化,他的方法如下。我们已经知道,格林-拉丰定理断言:在上面无约束的 环境下,有配置效率且为DSIC的社会选择函数必定是格罗夫斯机制。罗伯茨的工作断 言,所有DSIC机制都是维克瑞-克拉克-格罗夫斯(VCG)机制的变种。这些变种通常 称为加权VCG机制(weightedVCGmechanisms)。在加权VCG机制中,权重被指定 给智能体,也被指定给结果。相应的社会选择函数称为仿射最大化算子(affinemaxi- mizer)。我们首先定义仿射最大化算子的概念,然后给出罗伯茨定理。 定义24.1给定社会选择函数f,如果对于某个子集A’CX,对于某个关于智能体 的权重W,W2,",Wn∈R+,对于某个关于结果的权重cxER,以及对于每个 EA’,我们有
f(0,02,.,0n)∈argmax{c+wu;(x)} rEA 那么我们将f称为一个仿射最大化算子。 定理24.1(罗伯茨定理)如果|X|≥3而且对于每个智能体iEN,:都不受约 束,那么任何DSIC社会选择函数f有非负且不全为零的权重W1,W2,,W∈R+以 及常数{c}xEx,使得对于所有θ∈⊙, f(0)Eargmax wu;(x)+cx} rEX i=1 对于这个重要定理的证明,读者可以参考Roberts[1]。Lavi,Mu’alem,andNisan[2]对 此也提供了另外两种证明方法。 罗伯茨的结果断言在不受约束的环境下,所有DSIC机制都是VCG机制的变种。 注意,这些变种未必有配置效率(AE)。因此,在不受约束的环境下,如果我们同时需 要DSIC和AE,我们必须使用VCG机制。即使我们愿意放弃AE,我们仍需要使用加 权VCG机制来实现DSIC。 24.2BIC规则的优势策略实施 显然,与贝叶斯激励相容(BIC)比较,优势策略激励相容(DSIC)更强,但也更 第 加合意。最主要的原因在于任何贝叶斯实施都假设私人信息结构是共同知识。它还假设 章 社会计划者知道共同先验分布。在很多情形下,这个要求可能过于严格。另外,共同先 机制设 验分布稍微有一丝误设(mis-specification)就会导致均衡剧烈变动。这可能导致不可预 测的效应;例如,它可能导致拍卖严重偏离最优化行为。 设计的 优势策略实施将这些问题轻松化解,这是因为均衡策略不取决于共同先验分布。 因此,我们希望得到DSIC实施。由于BIC社会选择函数比DSIC社会选择函数丰富 其他议 的多,有人可能会问:给定BIC社会选择函数,我们能否将其视为一个伴随每个参与 议 人有相同期望事中效用的DSIC规则?MookherjeeandStefan3]回答了这个问题:他们 题 刻画了BIC规则何时可以等价地在优势策略中实施。当一定充分条件得以满足时,BIC 社会选择函数能被实施,而不必担心共同先验分布。更多细节可以参考Mookherjeeand Stefan[3]。 24.3相互依赖的价值 到现在为止,我们一直假设智能体观察到的私人价值或信号彼此独立。在一些情形 下,这是一个合理的假设。然而,在现实世界的一些情形下,智能体的评价可能彼此依 赖,也就是说,智能体自已的评价取决于其他智能体得到或观察到的信息。我们考察两 个例子。
例24.1在某幅油画的拍卖中,无法保证油画是真迹还是品。如果每个智能体 知道油画为品,那么他对此的评价很低,而且他们的评价彼此独立。另一方面,如 果油画为真迹,那么每个智能体对此有很高的评价。假设智能体无法知道该油画的真 假。在这种情形下,如果某个智能体偶然得到了关于该油画真假的信息,那么所有 其他智能体的评价自然取决于这个智能体观察到的上述信号(指明了油画的真 假)。口 例24.2考虑采油权的拍卖。在拍卖时,各个潜在买者通常已完成实地勘探,他 们的私人评价取决于这些勘探结果。如果某个潜在买者知道了其他买者的勘探结果,那 么该买者会根据他得到的信息适当调整他对采油权的支付意愿。口 机制设计领域的很多文献已对相互依赖的私人价值模型进行了研究。例如,文献 中有一种常见的模型,即共同价值模型(commonvaluemodel,我们已在20.4节看到 过这种模型)。作为另外一个例子,考虑某个卖者试图出售一件不可分割的商品的情 形。每个智能体对拍卖物的评价取决于其他智能体的私人信号。另外,智能体观察到 的私人信号是彼此依赖的。在这种环境下,CremerandMcLeanL4设计了一种拍卖, 使得卖者的收人等于当智能体实际信号为已知情形下的卖者收人。在这种拍卖中,每 个智能体报告自己的真实类型,是一个事后纳什均衡。这种拍卖是事中个体理性的, 制设计的研究给出了更为一般的结果。Mezzetti6设计了一种两阶段机制,它保证了 配置效率和事后激励相容性。 博 奔论 24.4其他形式的实施 与机 制 设计 我们已讨论了三类实施:优势策略实施,贝叶斯实施,以及事后纳什实施。很多文 献考察了关于社会选择函数实施的其他一些概念。它们包括(对于每种情形我们都提供 了主要的参考文献): ·子博弈完美均衡[7]; ·非劣势(undominated)纳什均衡[8]; ·优(劣)势的可解性[9](dominance solvability); ●颤抖手完美均衡[10]; ●强均衡[11]。 24.5当前重要议题 机制设计是当前活跃的研究领域之一,很多主题不断涌现。比较重要的主题包括: 不伴随货币的机制设计[12],动态机制设计[13],伴随学习的机制[14],计算型社会选择 (包括计算型投票理论)[15],以及众包机制[16]等。在这里,我们仅列举了少数几个主 题,读者要想知道这个领域的前沿在哪里,必须阅读最新文献。
24.6机制设计中的计算议题 我们已讨论了机制设计领域中的一些可能性结果和不可能性结果。尽管每个可能性 结果都意味着好消息,然而在实际实施这种机制时仍会遇到挑战。例如,我们已在第 20章看到,对于组合拍卖来说,广义维克瑞拍卖(GVA)机制有配置效率而且是优势 策略激励相容的。GVA的主要挑战在于确定配置和支付规则时涉及的计算复杂性。无 论在加权集合打包(setpacking)问题情形下(前向拍卖即销售拍卖),还是在加权集 合覆盖(setcovering)问题情形下(后向拍卖即采购拍卖)下,配置和支付规则问题都 是NP-hard问题。事实上,如果有n个智能体,那么在最差情形下,支付规则的确定 问题涉及n个NP-hard问题,因此,为了实施GVA机制,我们需要求解(n十1)个 NP-hard问题。另外,近似求解这些问题中的任一问题时,我们都必须权衡效率性和 (或)激励相容性的取舍问题。 在机制设计中,计算涉及两个层面:一是智能体层面,二是机制层面。[17,18]智能 体层面的复杂性涉及策略复杂性(计算优势策略的复杂性)和评价复杂性(为机制提供 偏好信息涉及的计算)。机制层面的复杂性包括通信复杂性(为了计算结果,智能体与 机制之间需要多少通信)以及确定获胜者涉及的复杂性(为确定与智能体策略组相伴的 结果而进行的计算)。一般来说,不充分的计算产生的近似解不是机制设计的一个备选 解,因为激励相容、配置效率、个体理性等性质可能被折中。 第 关于机制设计计算复杂性的详细描述,读者可以参见相关综述文章[17,18]。 章 机 制设计的 24.7小结与参考文献 其他 机制设计博大精深,结果丰富。我们用十章篇幅介绍了下列一些基本而且重要的结果: (1)机制设计的构成模块; 议 (2)社会选择函数与机制; 题 (3)激励相容与显示原理; (4)吉伯德-萨特思韦特定理及其含义; (5)拟线性环境与维克瑞一克拉克-格罗夫斯机制; (6)拟线性环境下的贝叶斯机制与机制设计空间; (7)拍卖与收人等价定理; (8)最优机制与迈尔森拍卖; (9)将机制设计运用到赞助搜索拍卖中; (10)在事后纳什均衡中实施社会选择函数。 我们谨慎地指出,上述这些主题对于机制设计领域来说,简直就是管中窥豹。在本 章,我们列举了一些其他重要议题并提供了相关参考文献。如果读者在学习了这些章节 之后,能投人到机制设计研究领域中,那就再好不过了。
对于机制设计的微观经济学视角上的处理,读者可以参考下列教材:Mas-Colell, Whinston,and Green[19](第23章);Green and Laffont[20];Laffont[21]。Nisan[22]提供了 一篇优秀的综述文章,它面对的是计算机科学的读者。另外,一些综述文章也提供了有用 的信息,例如 Myerson[23],Serrano[24],Jackson[25,26]。诺贝尔奖网站对机制设计理论进 行了技术上的总结。[27]Nisan,Roughgarden,Tardos,andVazirani[28]主编的《算法博弈 论》(AlgorithmicGameTheory)也有很多关于机制设计的有趣综述。 口参考文献 [1]K.Roberts.“The characterization of implementable choice rules”.In:Aggre- gation and Revelation ofPreferences.Ed.byJ.J.Laffont.North-Holland,Amster- dam,1979,pp.321-349. [2]R.Lavi,A.Mu’alem,and N.Nisan.Two simplified proofs forRoberts’the- orem.Tech.rep.School of ComputerScience and Engineering,TheHebrewUniversity ofJerusalem,Israel,2004. [3]D.Mookherjee andS.Reichelstein.“Dominant strategyimplementation ofBayesian incentivecompatibleallocationrules".In:JournalofEconomic Theory 56(2)(1992), pp.378-399. [4]J.Cremer and R.PMcLean.“Optimal selling strategiesunder uncertainty for a discriminating monopolist when demands are interdependent".In:Econometrica 53 博弈论与机制沿 (2)(1985),pp.345-361. [5]R.PrestonMcAfeeand PhilipJ.Reny.“Correlated information and mechanism design".In:Econometrica60(2)(1992),pp.395-421. [6]Claudio Mezzetti.“Mechanism design with interdependent valuations:Effi- 设计 ciency".In:Econometrica72(5)(2004),pp.1617-1626. [7]J.Moore and R.Repullo.“Subgame perfect implementation”.In:Economet- rica 56(1988),pp.1191-1220. [8]T.Palfrey and S.Srivastava.“Nash implementation using undominated strate- gies".In:Econometrica59 (1991),pp.479-501. [9]HerveMoulin.“Dominance solvable voting schemes”.In:Econometrica 47 (1979),pp.1337-1351. [10]Tomas Sjostrom.“Implementation in perfect equilibria".In:Social Choice and Welfare 10(1993),pp.97-106. [11] Bhaskar Dutta and Arunava Sen.“Implementation under strong equilibrium: A completecharacterization".In:JournalofMathematical Economics20(1991), pp.46-67. [12] James Schummer and Rakesh Vohra.“Mechanim design without money”. In:Algorithmic Game Theory.Ed.byNoamNisan,Tim Roughgarden,Eva Tardos, andVijayVazirani.CambridgeUniversityPress,2007,pp.243-266. [13]DirkBergemann and JuusoVlimki.“The dynamic pivot mechanism”.In:
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第3部分 合作博弈论
在这一部分,我们研究合作博弈,我们首先讨论相关策略(correlatedstrategies) 与相关均衡(correlatedequilibrium)(第25章)。纳什议价问题(Nashbargaining problem)代表合作博弈论的一个早期也是最有影响力的结果。第26章描述纳什议价问 题并且证明了纳什议价结果。第27章介绍多人联盟博弈(multiplayercoalitional)或特 征型博弈(characteristicformgames)。特别地,我们用几个例子介绍了伴随可转移效 用的博弈(transferableutilitygames)。在第28章,我们研究核(core),这是合作博弈 论的中心概念。第29章研究夏普利值(Shapleyvalue),这个解概念很流行。我们还介 绍了夏普利一舒比克权力指数(Shapley-Shubikpowerindex)和班茨哈夫(Banzhaf)权 力指数。在第30章,我们简要介绍了合作博弈论的五种其他的重要解概念:稳定集 (stable sets)、议价集(bargaingsets)、内核(kernel)、核仁(nucleolus)、盖特利点 (gatelypoint)。第31章考察匹配算法这个有趣议题。