For the fundamental problem of allocating a set of resources among individuals with varied preferences, the quality of an allocation relates to the degree of fairness and the collective welfare achieved. Unfortunately, in many resource-allocation settings, it is computationally hard to maximize welfare while achieving fairness goals. In this work, we consider ex-ante notions of fairness; popular examples include the \emph{randomized round-robin algorithm} and \emph{sortition mechanism}. We propose a general framework to systematically study the \emph{interpolation} between fairness and welfare goals in a multi-criteria setting. We develop two efficient algorithms ($\varepsilon-Mix$ and $Simple-Mix$) that achieve different trade-off guarantees with respect to fairness and welfare. $\varepsilon-Mix$ achieves an optimal multi-criteria approximation with respect to fairness and welfare, while $Simple-Mix$ achieves optimality up to a constant factor with zero computational overhead beyond the underlying \emph{welfare-maximizing mechanism} and the \emph{ex-ante fair mechanism}. Our framework makes no assumptions on either of the two underlying mechanisms, other than that the fair mechanism produces a distribution over the set of all allocations. Indeed, if these mechanisms are themselves approximation algorithms, our framework will retain the approximation factor, guaranteeing sensitivity to the quality of the underlying mechanisms, while being \emph{oblivious} to them. We also give an extensive experimental analysis for the aforementioned ex-ante fair mechanisms on real data sets, confirming our theoretical analysis.


翻译:对于在具有不同偏好的个人之间分配一系列资源的根本问题,分配的质量与公平程度和集体福利的实现程度有关。 不幸的是,在许多资源分配环境中,很难计算出在达到公平目标的同时实现福利最大化的两种有效算法( varepsil- Mix 和 $Semple- Mix ) 。 在这项工作中,我们考虑到公平概念; 流行的例子包括: empph{domized 圆环算法} 和\ emph{ morttion 机制。 我们提出了一个总框架,系统研究多标准环境下的公平与福利目标之间的公平与福利目标之间的平衡。 我们开发了两种高效的算法( varepsil- Mix 和 $Semple- Mix ), 在公平和福利方面实现不同的贸易保障。 $\ varepslusl- mix, 在公平和福利方面实现最佳的多标准接近值, 而 $Sempreme-Mix 实现一个不变的计算间接费用。 我们的理论精确的精度分析机制, 而不是我们的精确的精确的逻辑机制。

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