We consider demand and supply which arise i.i.d. uniformly in the unit hypercube [0,1]^d in d dimensions, and need to be matched with each other while minimizing the expected average distance between matched pairs (the "cost"). We characterize the scaling behavior of the achievable cost in three models as a function of the dimension d: (i) Static matching of N demand units with N+M supply units. (ii) A semi-dynamic model where N+M supply units are present beforehand and N demand units arrive sequentially and must be matched immediately. (iii) A fully dynamic model where there are always m supply units present in the system, one supply and one demand unit arrive in each period, and the demand must be matched immediately. We show that one can achieve nearly the same cost under the semi-dynamic model as under the static model, despite uncertainty about the future, and that, under these two models, d=1 is the only case where cost far exceeds distance to the nearest neighbor (which is \Theta(1/N^{1/d})) and where adding excess supply M substantially reduces cost (by smoothing stochastic fluctuations at larger spatial length scales). In the fully dynamic model, we show that, remarkably, for all d we can achieve a cost only slightly more than the optimistic distance to the nearest neighbor \Theta(1/m^{1/d}). Thus, excess supply m reduces cost in the fully dynamic model for all $d$ by reducing the distance to the nearest neighbor. This is a fundamentally different phenomenon than that seen in the other two models, where excess supply reduces cost while leaving the distance to the nearest neighbor unchanged, only for d=1. Our achievability results are based on analysis of a certain "Hierarchical Greedy" algorithm which separately handles stochastic fluctuations at different length scales.


翻译:(二) 半动力模型,即N+M供应单位事先出现,N+M供应单位按部就班地到达,必须立即匹配。 (三) 完全动态模型,即系统中总是有供应单位,每个时期有一个基本供应单位和一个需求单位到达,而且需求必须立即匹配。 我们将三个模型中可实现成本的缩放行为定性为维度的函数:(一) 将N+M需求单位与N+M供应单位保持静态匹配。 (二) 半动力模型,即N+M供应单位事先出现,N+M需求单位必须按部就班地到达。 (三) 完全动态模型,即系统总是有供应单位,每个时期有一个基本供应单位和一个需求单位到达,而需求必须立即匹配。 我们发现,在半动力模型下,在半动力模型下,可以实现几乎相同的成本,尽管未来不确定。 (二) dev=1 唯一的例子是,成本远高于最近的模型(hetta(1/N_1/d) 1/d) 。 (三) 并且增加超额供应模式的成本(通过最接近的汇率) ) 。 (通过平流的汇率) 将我们能够完全稳定地显示, 更接近的 更接近的 水平的成本规模分析。

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