[论文解读] An exact and two heuristic strategies for truthful bidding in combinatorial transport auctions

Tobias Buer|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2014

Auction Theory and Applications参考文献 14被引用 6

一句话总结

本文提出了一种精确出价策略（EBBS）和两种启发式策略（PSC 和 CPMC），用于组合运输拍卖中的真实组合出价。EBBS 通过识别基本请求组合，仅用更少的出价即可保证最优结果；PSC 和 CPMC 分别利用成对协同效应和容量 p-中位问题来识别有前景的组合。与精确方法相比，这两种启发式策略分别仅使用 36% 和 4% 的组合出价，便实现了 91% 和 81% 的收入，显著降低了计算开销。

ABSTRACT

To support a freight carrier in a combinatorial transport auction, we proposes an exact and two heuristic strategies for bidding on subsets of requests. The exact bidding strategy is based on the concept of elementary request combinations. We show that it is sufficient and necessary for a carrier to bid on each elementary request combination in order to guarantee the same result as bidding on each element of the powerset of the set of tendered requests. Both heuristic bidding strategies identify promising request combinations. For this, pairwise synergies based on saving values as well as the capacitated p-median problem are used. The bidding strategies are evaluated by a computational study that simulates an auction. It is based on 174 benchmark instances and therefore easily extendable by other researchers. On average, the two heuristic strategies achieve 91 percent and 81 percent of the available sales potential while generating 36 and only 4 percent of the bundle bids of the exact strategy. Therefore, the proposed bidding strategies help a carrier to increase her chance to win and at the same time reduce the computational burden to participate in a combinatorial transport auction.

研究动机与目标

• 在不牺牲收入潜力的前提下，减少组合运输拍卖中真实组合出价的计算负担。
• 开发无需了解竞争对手出价信息的出价策略，使货运承运商能够实际部署。
• 提供一个包含 174 个测试实例的基准框架，便于未来研究扩展与重复使用。
• 评估启发式策略相对于精确策略的性能，重点关注收入捕获率与出价集合大小。
• 通过支持承运商与托运人，实现运输拍卖中更具有竞争力、更高效且可扩展的参与。

提出的方法

• 精确出价策略（EBBS）仅计算基本请求组合，已证明这些组合在实现与对所有请求子集出价相同结果方面既必要又充分。
• PSC 启发式策略通过使用改进的 Clarke-and-Wright 节省值来测量成对协同效应，识别有前景的请求组合。
• CPMC 启发式策略利用容量 p-中位问题，识别具有高潜力的请求聚类以进行捆绑。
• 所有策略均基于 174 个真实世界启发的运输拍卖实例，通过计算基准研究进行评估。
• 性能通过收入捕获率（最大可能收入的百分比）和计算效率（生成的组合出价数量）进行衡量。
• 通过公开提供基准实例，确保研究的可重现性，便于未来比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 承运商必须提交的最小组合出价集合是什么，才能实现与对所有可能请求子集出价相同的结果？
• RQ2 基于成对协同效应和聚类的启发式策略在近似最优组合出价策略方面的有效性如何？
• RQ3 启发式策略在保留可观收入份额的同时，能在多大程度上减少组合出价数量？
• RQ4 在收入与计算成本方面，启发式策略的性能特征与精确策略相比如何？
• RQ5 所提出的策略是否能够在无需了解竞争对手出价信息的前提下，有效降低计算负担？

主要发现

• 精确出价策略（EBBS）保证与对全集请求组合进行暴力搜索的结果相同，但通过聚焦于基本组合，显著减少了生成的组合出价数量。
• PSC 启发式策略在仅生成精确策略所需 36% 的组合出价的情况下，实现了最大可能收入的 91%。
• CPMC 启发式策略仅使用精确策略 4.3% 的组合出价，即实现了最大收入的 80.9%，展现出极高的计算效率。
• PSC 启发式策略在测试实例中表现更稳健，其在拍卖方采购成本方面的最坏情况增幅（11.1%）低于 CPMC（23.1%）。
• 计算研究表明，启发式策略显著降低了出价生成的计算负担，同时保持了强劲的收入表现，使其在实际部署中具有可行性。
• 包含 174 个实例的基准框架已公开提供，并设计为易于扩展，可支持未来出价策略的可重现评估。