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现有的双边拍卖机制——VCG和McAfee

VCG

目的:在准线性效用下,实现真实性(DSIC)配置效率(总估值最大)。

分配规则(效率)
选择使总估值最大的结果:

a^*(\theta) \in \arg\max_{a \in A} \sum_{i=1}^n v_i(a,\theta_i)

支付(Groves 家族)
每个参与者 i的支付:

p_i(\theta) = h_i(\theta_{-i}) - \sum_{j \ne i} v_j\!\big(a^*(\theta), \theta_j\big)

其中h_i只能依赖他人的报告 \theta_{-i}

VCG(Clarke/枢纽)特例

h_i(\theta_{-i}) = \max_{a \in A} \sum_{j \ne i} v_j(a,\theta_j)

得到经典的“外部性定价”。

买方的收益(效用)U_i^b = \begin{cases} V_i^{\phi(i)} - P_i^b, & s_i \in S_w,\\ 0, & s_i \notin S_w. \end{cases}

卖方的收益(效用)U_j^s = \begin{cases} P_j^s - C_j, & r_j \in \mathcal{R}_w,\\ 0, & r_j \notin \mathcal{R}_w. \end{cases}

社会福利

用真实值与成本:

W = \sum_{s_i \in S_w} \big( V_i^{\phi(i)} - C_{\phi(i)} \big).

在真诚报出、用投标/要价等价写法:

W = \sum_{s_i \in S_w} \big( B_i^{\phi(i)} - A_{\phi(i)} \big).

最大社会福利(VCG 选择的分配达到的值):

W^* = \max_{\text{Feasible}\phi} \sum_{s_i} \big( V_i^{\phi(i)} - C_{\phi(i)} \big).

拍卖师(平台)的净收入(用于看是否预算平衡)

\text{Rev} = \sum_{s_i \in S_w} P_i^b \;-\; \sum_{r_j \in \mathcal{R}_w} P_j^s.

性质

  • 真实性(DSIC):如实汇报使个体效用最大;

  • 效率:分配最大化 \sum v_i

  • (一般)不预算平衡:在双边交易/双重拍卖里往往会出现赤字(Green–Laffont 不可能性)。

在双重拍卖里的常见写法(买方 s_i、卖方 r_j):

P_i^b = B_i^{\phi(i)} - \big(W^* - W^*_{-s_i}\big), \qquad P_j^s = A_j + \big(W^* - W^*_{-r_j}\big)

W^*为最大社会福利,W^*_{-s_i}为移除买方s_i的最优值,W^*_{-r_j}类似。

通俗讲法

  • 先“把蛋糕做最大”:选让大家的总收益最大的方案。

  • 再“按外部性结账”:你给别人带来多少好处,就要为这份好处买单(或得到补偿)。

  • 这让“说真话”对每个人都是最优,但在买卖双方都从成交中获益的场景下,平台容易亏钱(向买家收得少、给卖家付得多)。

  • 买方的收益(效用):如果成交,他拿到的“价值”减去他实际付的钱;不成交就是 0。
    公式里就是 V_i^{\phi(i)} - P_i^b。在 VCG 里,P_i^b等于“没有他时社会少了多少”的外部性扣款,所以买方的效用跟他自己报多少没直接关系——这保证“说真话最好”。

  • 卖方的收益(效用):如果成交,他拿到的钱减去自己的成本;不成交就是 0。
    公式里就是P_j^s - C_j。在 VCG 里P_j^s 等于“成本C_j + 他给别人带来的好处(外部性)”,也就让卖方说真话最合算。

  • 社会福利:把每一对成交的“买方的价值 − 卖方的成本”加起来,就是这次分配产生的总好处。VCG 会选使这个总好处最大的那组成交与匹配。真诚报出时,用“出价 − 要价”的写法和“价值 − 成本”是一致的。

  • 平台收入:向所有买方收的钱减去付给所有卖方的钱。如果这个数总是 ≥0,叫“预算不亏/平衡”。在双边交易里,VCG 因为按“外部性”给钱,常出现“付给卖方的比向买方收的多”,所以平台会(这也是“真诚+效率+预算平衡不能同时满足”的原因)。

一买一卖小例子(秒懂赤字)
买家价值 v=100,卖家成本c=60(该成交)。
VCG 给:向买家收 P_b=60,给卖家付 P_s=100
平台净收入60-100=-40(亏)。这就是“真诚+效率 ⇒ 往往不预算平衡”的直觉。


二、McAfee 双边拍卖(同质物品)

正式表述(PPT 要点)

情景:多买多卖、物品同质;目标是真诚 + 不亏,允许微小效率损失

步骤
1)收集买方出价 \{B_i\}、卖方要价 \{A_j\}
2)排序:

B_{i_1} \ge \cdots \ge B_{i_n}, \qquad A_{j_1} \le \cdots \le A_{j_m}

3)找最大的 k:

B_{i_k} \ge A_{j_k}, \qquad B_{i_{k+1}} < A_{j_{k+1}} \quad (\text{if exist } k+1)

4)试探价:

t = \frac{B_{i_{k+1}} + A_{j_{k+1}}}{2}

5)清算与成交数(两种情形)

A_{j_k} \le t \le B_{i_k}

则撮合前 k对,统一价:

P^b = P^s = t

  • 否则仅撮合前 k−1 对(牺牲边界对),常用统一价写法之一:

p = \frac{B_{i_k} + A_{j_k}}{2},\qquad P^b = P^s = p

性质

  • 真实性(DSIC)、个体理性(IR)、预算不亏(弱平衡);

  • 不完全效率:最多损失一笔边界交易的效率。

通俗讲法(PPT 解释)

  • 先把买价从高到低、卖价从低到高排成两列,一一对齐比较

  • 找到“边界”那一对(再往后就买价低于卖价了),用“下一位的均值”作统一清算价

  • 如果这个价落在边界对的可成交区间里,就成交到边界;否则少成交一对(牺牲一点效率),换来不亏 + 真诚

小例子
买价:10,8,5;卖价:3,6,7。有 k=2,试探价

t = \frac{5+7}{2} = 6

落在 [A_{j_2}=6,\, B_{i_2}=8]内 ⇒ 成交两对,统一价 P^b=P^s=6
若试探价不在区间,就只成交一对(牺牲边界单),仍保证不亏且真诚。


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