[論文レビュー] Effects of Risk on Privacy Contracts for Demand-Side Management

Lillian J. Ratliff, Carlos Barreto+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2014

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 11被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、需要側管理におけるプライバシー配慮型の契約を提案し、消費者のプライバシー評価と電力会社の運用コストのバランスを取ることで社会的厚生を最適化する。非対称情報のもとでの契約理論を用いて、インcentive-compatibleかつ個別合理的な契約を設計し、プライバシー侵害のリスクに適応する。リスクに配慮した契約はサービス品質を低下させるが、セキュリティ投資と高プライバシー消費者の保護のための補償を促進する。

ABSTRACT

As smart meters continue to be deployed around the world collecting unprecedented levels of fine-grained data about consumers, we need to find mechanisms that are fair to both, (1) the electric utility who needs the data to improve their operations, and (2) the consumer who has a valuation of privacy but at the same time benefits from sharing consumption data. In this paper we address this problem by proposing privacy contracts between electric utilities and consumers with the goal of maximizing the social welfare of both. Our mathematical model designs an optimization problem between a population of users that have different valuations on privacy and the costs of operation by the utility. We then show how contracts can change depending on the probability of a privacy breach. This line of research can help inform not only current but also future smart meter collection practices.

研究の動機と目的

• スマートグリッドシステムにおける、電力会社の運用のためのデータの正確性と消費者のプライバシー評価の根本的トレードオフに対処すること。
• 消費者が自身のプライベートな評価に基づいてプライバシー水準を自己選択できるインcentive-compatibleかつ個別合理的な契約を設計すること。
• プライバシー侵害のリスクが需要側管理における契約設計と社会的厚生に与える影響を分析すること。
• プライバシー侵害リスクをモデル化した場合に、電力会社がセキュリティに投資する、保険を購入する、または補償を提供するインセンティブを評価すること。

提案手法

• 契約経済学のスクリーニング理論を用い、消費者を高プライバシー評価型と低プライバシー評価型の二種類のタイプとしてモデル化する。
• 個人的合理性とインcentive-compatible制約を組み込んだ社会的厚生を最大化する最適化問題を定式化する。
• プライバシー侵害の確率と関連損失をモデル化することで、リスクに配慮した契約を導入する。
• 明示的なリスク考慮あり・なしの両方の最適契約を導出し、効用関数と社会的厚生関数を用いて結果を比較する。
• 直接負荷制御の例を用いて、異なるリスク仮定下での契約設計を示す。
• リスクがサービス品質、補償、セキュリティおよび保険への投資に与える影響を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電力会社は、需要側管理におけるプライバシー評価と運用効率の公平なバランスをとる契約をどのように設計できるか？
• RQ2 プライバシー侵害リスクがプライバシー契約の構造と効率に与える影響は何か？
• RQ3 リスクに配慮した契約は、リスクに無関心な契約と比較して、サービス品質と消費者余剰にどのように影響するか？
• RQ4 プライバシー侵害リスクをモデル化した場合、電力会社がセキュリティに投資する、または保険を購入するインセンティブは何か？
• RQ5 消費者タイプの分布が、プライバシー契約の設計と厚生結果に与える影響は何か？

主な発見

• リスクに配慮した契約は、リスクに無関心な契約と比較して、高プライバシー型および低プライバシー型の両方の消費者に対して、低いサービス品質を提供する。
• 高プライバシー型消費者は参加のためにより高い補償を必要とし、侵害の可能性に対する補償があるため、リスクに配慮した契約下で余剰が高くなる。
• リスクに無関心な契約では、電力会社の期待利益がリスクに配慮した契約よりも速やかに増加するため、リスクの社会的厚生コストが生じる。
• 特定の人口割合では、リスクに配慮した契約下で社会的厚生が低下するため、侵害リスクが内部化されていない場合に非効率が生じる。
• プライバシー侵害リスクを明示的にモデル化した場合、電力会社はセキュリティに投資し、保険を購入するインセンティブを持つ。
• リスクに配慮した契約では、高プライバシー型と低プライバシー型消費者間の移転支払いの差が大きくなり、高プライバシー型への補償が高くなる。