[論文レビュー] The (Computational) Social Choice Take on Indivisible Participatory Budgeting

Simon Rey, Schmidt, Felicia+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2023

Game Theory and Voting Systems被引用数 16

ひとこと要約

この調査は、社会的選択の観点から分割不能な参加型予算（PB）に関する文献をレビューし、投票形式、集計ルール、公平性の概念、公理、アルゴリズム、および拡張を詳述します。

ABSTRACT

In this survey, we review the literature investigating participatory budgeting as a social choice problem. Participatory Budgeting (PB) is a democratic process in which citizens are asked to vote on how to allocate a given amount of public money to a set of projects. From a social choice perspective, it corresponds then to the problem of aggregating opinions about which projects should be funded, into a budget allocation satisfying a budget constraint. This problem has received substantial attention in recent years and the literature is growing at a fast pace. In this survey, we present the most important research directions from the literature, each time presenting a large set of representative results. We only focus on the indivisible case, that is, PB problems in which projects can either be fully funded or not at all. The aim of the survey is to present a comprehensive overview of the state of the research on PB. We aim at providing both a general overview of the main research questions that are being investigated, and formal and unified definitions of the most important technical concepts from the literature.

研究の動機と目的

• 分割不能な参加型予算（PB）を社会選択フレームワークで統一的かつ形式的に概説する。
• 投票形式（ cardinal, approval, ordinal ）を分類し、それらがPBに与える影響を比較する。
• 分割不能PBにおける福祉ベースのルール、公平性の概念、公理的性質、アルゴリズム的手法を調査する。
• 標準的なPBモデルの変分・拡張を提示し、実践や関連分野と結びつける。

提案手法

• 標準PB投票モデル I = <P, c, b> を、プロジェクト、コスト、予算を用いて定義する。
• 投票形式を cardinal および ordinal に分類し、approval、knapsack、t-approval、cumulative 投票を含めて説明する。
• 満足度の概念と、投票がエージェントに対してどのように効用や満足を誘発するかを導入する。
• 結果決定のルールを概観する（welfare-maximising、Sequential Phragmén、Maximin、Equal Shares など）。
• 公正性の概念（Justified Representation、Core、Priceability、Proportionality）と公理（exhaustiveness、monotonicity、strategy-proofness）を検討する。
• PBモデルのアルゴリズム的問題と変分/拡張（エンドツーエンドのプロセス、不確実性、重み、分配制約）を概説する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分割不能PBにおいて、情報引き出しと実用性のバランスを最も良く取る投票形式はどれか。
• RQ2 さまざまなPBルールは、異なる投票形式の下で福祉、公平性、公理に対してどのように機能するか。
• RQ3 分割不能PBで適用可能かつ実現可能な公平性（JR、core、priceability、proportionality）は何か。
• RQ4 標準PBモデルをよりリッチな設定と不確実性へ拡張する際の計算的・実践的影響は何か。

主な発見

• 承認投票は実務と文献で最も広く用いられているが、伝える情報は限定的である。
• Knapsack ballots は最悪ケースで低品質の意思決定を招き、歪みを悪化させる可能性がある。
• 歪みの分析では、投票形式ごとに理論上の保証が異なり、決定論的設定では歪みが悪化または無制限となる形式もあり、ランダム化下で改善される場合がある。
• 実証実験（例：Fairstein、Benadè、Gal 2023）では、k-approval 投票形式が研究対象の形式の中で時間、使いやすさ、表現力の点で有利であることを示唆している。
• 多様な公正性概念（例：JR、core、priceability、proportionality）はPBの結果を評価する複数の視点を提供し、公理（exhaustiveness、monotonicity、strategy-proofness）はルール設計を導く。
• 文献は標準モデルを超える多数の拡張・変種とともに、結果決定・福祉最大化のための広範なアルゴリズム的アプローチをカバーしている。