[論文レビュー] AdCell: Ad Allocation in Cellular Networks

Saeed Alaei, Mohammad Taghi Hajiaghayi+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2011

Optimization and Search Problems参考文献 18被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、SMS/MMSを介したリアルタイムのユーザー位置情報を活用して、ユーザーごとの制限内でパーソナライズされ、干渉の少ない広告を配信する、無線サービスプロバイダ向けの標的型モバイル広告システムAdCellを提案する。オンラインおよびオフラインの広告割り当てに対して近似アルゴリズムを提示し、オフライン設定では3/4の近似比を達成し、入札額が小さい場合には(4−ε)/4の近似比を達成する。これは、分数線形計画法の解に対して新規の丸め手法を用いることで実現された。

ABSTRACT

With more than four billion usage of cellular phones worldwide, mobile advertising has become an attractive alternative to online advertisements. In this paper, we propose a new targeted advertising policy for Wireless Service Providers (WSPs) via SMS or MMS- namely {\em AdCell}. In our model, a WSP charges the advertisers for showing their ads. Each advertiser has a valuation for specific types of customers in various times and locations and has a limit on the maximum available budget. Each query is in the form of time and location and is associated with one individual customer. In order to achieve a non-intrusive delivery, only a limited number of ads can be sent to each customer. Recently, new services have been introduced that offer location-based advertising over cellular network that fit in our model (e.g., ShopAlerts by AT&T) . We consider both online and offline version of the AdCell problem and develop approximation algorithms with constant competitive ratio. For the online version, we assume that the appearances of the queries follow a stochastic distribution and thus consider a Bayesian setting. Furthermore, queries may come from different distributions on different times. This model generalizes several previous advertising models such as online secretary problem \cite{HKP04}, online bipartite matching \cite{KVV90,FMMM09} and AdWords \cite{saberi05}. ...

研究の動機と目的

• 無線サービスプロバイダ（WSP）が、限られたユーザーの文脈情報とプライバシー制約のもとで、モバイル広告から収益を得ることを可能にする挑戦に応えること。
• SMS/MMSを介した広告頻度のユーザー制限を尊重する、干渉の少ないパーソナライズド広告配信システムを設計すること。
• 予算および容量制約のもとで、オンラインおよびオフライン両設定における広告割り当てのための効率的アルゴリズムを開発すること。
• AdWords、オンライン二部マッチング、およびセクレタリー問題といった既存のモデルを統一的な枠組み内で一般化すること。
• 定数の競合比を持つ近似アルゴリズムにより、強力な理論的性能保証を達成すること。

提案手法

• 広告主の予算、ユーザーの広告制限、クエリ-広告の割り当てに関する制約を含む整数線形計画法（ILP）としてAdCell問題を定式化する。
• ILPの線形計画緩和を解き、分数解を取得する。この分数解が丸め処理の出発点となる。
• 反復的に変数を丸めながら、割り当ておよび容量制約を維持する新しい丸め手順を適用する。
• 分数エッジを追跡するためのフォレストベースのデータ構造を用い、期待支払いを保つように、確率的丸めでリーフノードを処理するRand-Move操作を適用する。
• オンライン設定において、動的計画法を用いて条件付き期待値を計算し、確率的クエリ到着を想定したベイズ的アプローチを可能にする。
• 広告主が分数パスを通じて複数のクエリに接続されている場合に対応する、パスベースの丸め戦略を導入する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ユーザーのプライバシーを尊重し、干渉のない配信を実現しながら、位置情報を利用した標的型広告システムを無線サービスプロバイダ向けに設計できるか？
• RQ2 クエリが確率的に到着し、完全な情報が得られないオンライン設定において、広告割り当ての近似保証はどの程度達成できるか？
• RQ3 AdCellモデルは、AdWords やオンラインセクレタリー問題といった既存の広告モデルをどのように一般化するか？
• RQ4 オフラインAdCell問題において達成可能な最良の近似比は何か？また、これと根本的な線形計画法の整数性ギャップとはどのように関係するか？
• RQ5 理論的性能保証が保証された、実装可能なオンラインAdCell問題のアルゴリズムを設計できるか？

主な発見

• オフラインAdCell問題は、根本的な線形計画法の整数性ギャップと一致する近似的に最適な近似比を達成する。
• 提案された丸めアルゴリズムは、妥当性を維持し、入札額が予算によって制限される場合（すなわち、$ b_{i,\text{max}} \leq B_i $）に3/4の近似比を保証する。
• 予算に比べて入札額が小さい場合には、近似比は$ (4 - \epsilon)/4 $に改善され、ここで$ \epsilon = \max_i \frac{b_{i,\text{max}}}{B_i} $である。
• オンラインアルゴリズムは、事前に分数解を計算し、動的計画法を用いて条件付き期待値を計算することで、定数の競合比を達成する。
• 丸め手順は多項式時間で実行され、整数的かつ妥当な解が得られるように保証される。
• 各広告主の期待支払いは、丸めプロセス全体を通じて保持され、理論的性能保証が保証される。