This paper presents karma mechanisms, a novel approach to the repeated allocation of a scarce resource among competing agents over an infinite time. Examples of such resource allocation problems include deciding which trip requests to serve in a ride-hailing platform during peak demand, granting the right of way in intersections, or admitting internet content to a fast channel for improved quality of service. We study a simplified yet insightful formulation of these problems where at every time two agents from a large population get randomly matched to compete over the resource. The intuitive interpretation of a karma mechanism is "If I give in now, I will be rewarded in the future." Agents compete in an auction-like setting where they bid units of karma, which circulates directly among them and is self-contained in the system. We demonstrate that this allows a society of self-interested agents to achieve high levels of efficiency without resorting to a (possibly problematic) monetary pricing of the resource. We model karma mechanisms as dynamic population games, in which agents have private states - their urgency to acquire the resource and how much karma they have - that vary in time based on their strategic decisions. We adopt the stationary Nash equilibrium as the solution concept and prove its existence. We then analyze the performance at the stationary Nash equilibrium numerically. For the case where the agents have homogeneous preferences, we compare different mechanism design choices which allow to strike trade-offs between efficiency and fairness metrics, showing how it is possible to achieve an efficient and ex-post fair allocation when the agents are future aware. Finally, we test the robustness of the mechanisms against heterogeneity in the urgency processes and the future awareness of the agents and propose remedies to some of the observed phenomena via karma redistribution.


翻译:本文提出一种新颖的方法——因果循环机制,用于在无限时间内完成稀缺资源的竞争性分配。这类资源分配问题的例子包括决定在高峰时间内哪些行程请求得到服务、在路口授予通行权或将互联网内容纳入快速通道以提高服务质量。我们研究了这些问题的简化但具有启示意义的公式,在该公式中,每个时刻从大规模人口中随机选择两个代理参与资源的竞争性分配。因果循环机制的直观解释是“如果我现在让步,我将在未来得到奖励”。代理在类似于拍卖的环境下竞争,他们出价单位因果,在系统内直接流通。我们证明,这使得一群利己的代理能够在不诉诸(可能出现问题的)货币价格的情况下实现高效利用资源。我们将因果循环机制建模为动态人口博弈,代理具有私人状态——他们获得资源的紧迫性和他们拥有因果的数量——这些状态根据他们的策略决策而随时间变化。我们采用平稳的纳什均衡作为解决方案概念,并证明了其存在性。然后我们通过数值分析来分析平稳的纳什均衡的性能。对于代理具有同质化偏好的情况,我们比较了不同的机制设计选择,它们可以在效率和公平性指标之间做出权衡,展示了如何在代理具有未来意识的情况下实现高效且后验公平的分配。最后,我们测试了机制对紧迫性过程和代理对未来意识的异质性的鲁棒性,并提出了通过因果重分配来解决观察到的一些现象的方法。

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