Selecting $k$ out of $m$ items based on the preferences of $n$ heterogeneous agents is a widely studied problem in algorithmic game theory. If agents have approval preferences over individual items and harmonic utility functions over bundles -- an agent receives $\sum_{j=1}^t\frac{1}{j}$ utility if $t$ of her approved items are selected -- then welfare optimisation is captured by a voting rule known as Proportional Approval Voting (PAV). PAV also satisfies demanding fairness axioms. However, finding a winning set of items under PAV is NP-hard. In search of a tractable method with strong fairness guarantees, a bounded local search version of PAV was proposed by Aziz et al. It proceeds by starting with an arbitrary size-$k$ set $W$ and, at each step, checking if there is a pair of candidates $a\in W$, $b\not\in W$ such that swapping $a$ and $b$ increases the total welfare by at least $\varepsilon$; if yes, it performs the swap. Aziz et al.~show that setting $\varepsilon=\frac{n}{k^2}$ ensures both the desired fairness guarantees and polynomial running time. However, they leave it open whether the algorithm converges in polynomial time if $\varepsilon$ is very small (in particular, if we do not stop until there are no welfare-improving swaps). We resolve this open question, by showing that if $\varepsilon$ can be arbitrarily small, the running time of this algorithm may be super-polynomial. Specifically, we prove a lower bound of~$\Omega(k^{\log k})$ if improvements are chosen lexicographically. To complement our lower bound, we provide an empirical comparison of two variants of local search -- better-response and best-response -- on several real-life data sets and a variety of synthetic data sets. Our experiments indicate that, empirically, better response exhibits faster running time than best response.


翻译:从$m$个候选项中选择$k$个,基于$n$个异质智能体的偏好,是算法博弈论中广泛研究的问题。若智能体对单个候选项具有批准偏好,且对候选包具有调和效用函数——当智能体批准的$t$个候选项被选中时,其获得$\sum_{j=1}^t\frac{1}{j}$的效用——则福利优化可通过称为比例批准投票(PAV)的投票规则实现。PAV同时满足严格的公平性公理。然而,在PAV下寻找获胜候选项集合是NP难的。为寻求具有强公平性保证的可行方法,Aziz等人提出了PAV的有界局部搜索版本。该算法从任意大小为$k$的集合$W$开始,在每一步检查是否存在候选对$a\in W$、$b\not\in W$,使得交换$a$和$b$能将总福利提升至少$\varepsilon$;若存在,则执行交换。Aziz等人证明设置$\varepsilon=\frac{n}{k^2}$可同时保证所需的公平性性质和多项式运行时间。然而,他们未解决当$\varepsilon$取值极小(特别是当算法持续执行直至不存在福利提升的交换操作时)算法是否能在多项式时间内收敛的问题。我们通过证明若$\varepsilon$可任意小,该算法的运行时间可能超多项式,从而解决了这一开放性问题。具体而言,我们证明了当改进按字典序选择时,算法具有$\Omega(k^{\log k})$的下界。为补充下界分析,我们在多个真实数据集和多种合成数据集上对局部搜索的两种变体——较优响应与最优响应——进行了实证比较。实验结果表明,较优响应在经验上展现出比最优响应更快的运行时间。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年9月26日
Arxiv
0+阅读 · 2024年9月25日
VIP会员
最新内容
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:54
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:34
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
6+阅读 · 今天6:14
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:59
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:51
《提升生成模型的安全性与保障》博士论文
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:47
美国当前高超音速导弹发展概述
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
无人机蜂群建模与仿真方法
专知会员服务
13+阅读 · 4月19日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员