[論文レビュー] Participatory Budgeting with Cumulative Votes

Piotr Skowron, Arkadii Slinko+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 6, 2020

Game Theory and Voting Systems参考文献 26被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、参加型予算編成における累積投票を提案し、選挙者が仮想コインをプロジェクトに配分することで好みの強度を表現する方法を提示する。いくつかの集計ルールを導入し、その中で最小移転コスト（MTC）が優れた性能を示す——強力な比例性、高い選挙者満足度、および既存手法と比較して優れたシミュレーション性能を達成する。

ABSTRACT

In participatory budgeting we are given a set of projects---each with a cost, an available budget, and a set of voters who in some form express their preferences over the projects. The goal is to select---based on voter preferences---a subset of projects whose total cost does not exceed the budget. We propose several aggregation methods based on the idea of cumulative votes, e.g., for the setting when each voter is given one coin and she specifies how this coin should be split among the projects. We compare our aggregation methods based on (1) axiomatic properties, and (2) computer simulations. We identify one method, Minimal Transfers over Costs, that demonstrates particularly desirable behavior. In particular, it significantly improves on existing methods, satisfies a strong notion of proportionality, and, thus, is promising to be used in practice.

研究の動機と目的

• 参加型予算編成（PB）における表現力と比例性に欠ける集計手法の不足を解消するため、選挙者が仮想コインをプロジェクトに配分することで好みの強度を表現する累積投票を導入すること。
• 既存の承認ベースや順序ベースの手法と比較して、選挙者満足度と公平性を向上させる累積票に基づく新しい集計ルールの設計と評価すること。
• 強力な比例性を満たし、合成的および現実世界のシミュレーションで良好に動作する実用的で計算効率の良いルールを同定すること。
• プロジェクトのコストに差がある状況、少数派の代表、資源制約といった状況へのPB手法の適用範囲を拡張すること。

提案手法

• 各選挙者は予算総額Lをnで割ったL/nの仮想コインが与えられ、好みの強度を表現するためにそれらをプロジェクトに配分する。
• 支持度、超過票、支持度/コスト比に基づき、3つのグリーディーな集計ルールを提案する：支持度によるグリーディー、超過票によるグリーディー、支持度/コスト比によるグリーディー。
• 最小移転コスト（MTC）ルールは、未資金調達プロジェクトの支持票を再配分することで公平性と比例性を最大化し、無駄な票を最小限に抑える。
• 強力な比例性（Strong-PR）など、公理的性質を用いた形式的分析により、少数派プロジェクトが体系的に除外されないことを保証する。
• シミュレーションを合成的シナリオおよびワルシャワの18の地域PBインスタンスの実データを用いて実施し、選挙者満足度（VS）、怒り比（AR）、公平性の観点からルール間の比較を行う。
• 現在のワルシャワ手法（WM）と比較することで、MTCがユーティリタリアンおよび公平性指標において優れた性能を示すことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 承認票や順序票と比較して、累積票を用いることで参加型予算編成における選挙者満足度と公平性を著しく向上させることができるか？
• RQ2 累積票に基づく集計ルールの中で、計算効率を保ちながら強力な比例性を最もよく満たすのはどれか？
• RQ3 少数派地域や高コストプロジェクトのバンドルを含む合成的シナリオにおいて、異なるルールはどのように性能を発揮するか？
• RQ4 MTCは、ワルシャワで現在使用されている手法と比較して、選挙者満足度と怒りの低減において優れているか？
• RQ5 負の効用、複数の資源タイプ、プロジェクト間の相互作用を含む状況へ、累積票を拡張可能か？

主な発見

• 最小移転コスト（MTC）は強力な比例性（Strong-PR）を達成し、少数派プロジェクトが体系的に除外されないことを保証する。
• MTCは現在のワルシャワ手法（WM）を著しく上回る選挙者満足度（VS）を達成しており、18の地域PBインスタンスすべてで平均VSが高くなる。
• MTCはグリーディー規則や他のCSTV手法と比較して怒り比（FR）をより効果的に低減し、選挙者の怒りが少ないことを示す。
• 合成的シミュレーションにおいて、MTCは小規模な地域に対する公平性が高く、高コストプロジェクトに対しても差別なく扱う。
• MTCは計算効率が高く、合成的および現実世界のデータの両方で堅牢な性能を示し、GS、EwTC、GSCを含む主要指標で優れる。
• 累積票の使用は、単純な入力形式と比較して選挙者満足度を向上させる。MTCはこの表現力の活用に最も効果的なルールである。