[논문 리뷰] An online mechanism for ridesharing in autonomous mobility-on-demand systems

Wen Shen, Cristina V. Lopes외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 07. 09.

Transportation and Mobility Innovations참고 문헌 23인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 자율 이동 서비스 시스템을 위한 온라인, 게시 가격 기반 메커니즘(IORS)을 제안하며, 사후 incen tive compatibility, 개인적 합리성, 예산 균형을 통해 참된 수요 보고를 유도한다. 수치적 결과는 IORS가 최적 및 오프라인 경매 기반 기준과 경쟁 가능하게 성능을 내는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

With proper management, Autonomous Mobility-on-Demand (AMoD) systems have great potential to satisfy the transport demand of urban populations by providing safe, convenient, and affordable ridesharing services. Meanwhile, such systems can substantially decrease private car ownership and use, and thus significantly reduce traffic congestion, energy consumption, and carbon emissions. To achieve this objective, an AMoD system requires private information about the demand from passengers. However, due to self-interestedness, passengers are unlikely to cooperate with the service providers in this regard. Therefore, an online mechanism is desirable if it incentivizes passengers to truthfully report their actual demand. For the purpose of promoting ridesharing, we hereby introduce a posted-price, integrated online ridesharing mechanism (IORS) that satisfies desirable properties such as ex-post incentive compatibility, individual rationality, and budget-balance. Numerical results indicate the competitiveness of IORS compared with two benchmarks, namely the optimal assignment and an offline, auction-based mechanism.

연구 동기 및 목표

• 자율 이동 서비스(AMoD) 시스템에서 개인의 이득을 위해 수요 정보를 은폐하는 문제를 해결하기 위해.
• 오프라인 또는 경매 기반 접근법에 의존하지 않고도 참된 수요 보고를 촉진하는 온라인 메커니즘을 설계하기 위해.
• 차량 공유를 AMoD 시스템에 통합하면서도 인centive compatibility 및 예산 균형과 같은 바람직한 경제적 성질을 유지하기 위해.
• 제안된 메커니즘의 성능을 최적의 할당 및 오프라인 경매 기반 기준과 비교하기 위해.

제안 방법

• 메커니즘은 실시간 시스템 상태와 수요 예측에 기반해 가격을 설정하는 게시 가격 프레임워크를 사용한다.
• 중앙 집중식 온라인 할당 알고리즘을 활용해 수요자들을 동적으로 공유 차량에 매칭함으로써 차량 공유를 통합한다.
• 수요자들의 이득이 진정된 수요 보고와 일치하도록 하여 사후 인센티브 호환성을 확보한다.
• 수요자들이 단독 이동보다 이득을 보는 경우에만 차량에 참가하도록 하여 개인적 합리성을 유지한다.
• 시스템이 외부 보조금이 필요로 하거나 서비스 비용을 초과해 수요자들에게 과도하게 부과하지 않도록 하여 예산 균형을 유지한다.
• 메커니즘은 향후 수요에 대한 사전 지식 없이도 새로운 요청과 시스템 조건에 실시간으로 대응하여 운영된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 자율 이동 서비스 시스템에서 자율적인 수요 보고를 유도하는 온라인 메커니즘을 설계할 수 있는가?
• RQ2 자기 이권을 가진 수요자들이 존재할 때 온라인 AMoD 시스템에 차량 공유를 통합할 경우 발생하는 성능적 트레이드오프는 무엇인가?
• RQ3 제안된 메커니즘이 효율성과 공정성 측면에서 최적의 할당 및 오프라인 경매 기반 메커니즘과 비교해 어떻게 성과를 내는가?
• RQ4 게시 가격 기반 메커니즘이 동적인 차량 공유 환경에서 인센티브 호환성 및 예산 균형과 같은 강력한 경제적 성질을 달성할 수 있는가?

주요 결과

• IORS 메커니즘은 사후 인센티브 호환성을 달성하여 수요자들이 진정된 수요를 보고하는 것이 더 유리함을 보장한다.
• 개인적 합리성이 유지되며, 수요자들은 단독 이동 대비 이득을 보는 경우에만 차량에 참가한다.
• 예산 균형이 달성되어 시스템이 외부 보조금이 필요로 하거나 사용자에게 과도하게 과금하지 않는다.
• 수치적 결과는 IORS가 시스템 효율성 측면에서 최적의 할당 메커니즘과 경쟁 가능하게 성능을 내는 것으로 나타났다.
• IORS는 향후 수요 지식 없이 실시간으로 운영되지만, 오프라인 경매 기반 메커니즘과 비교해도 유사한 성능을 보였다.