This study examines a resource-sharing problem involving multiple parties that agree to use a set of capacities together. We start with modeling the whole problem as a mathematical program, where all parties are required to exchange information to obtain the optimal objective function value. This information bears private data from each party in terms of coefficients used in the mathematical program. Moreover, the parties also consider the individual optimal solutions as private. In this setting, the concern for the parties is the privacy of their data and their optimal allocations. We propose a two-step approach to meet the privacy requirements of the parties. In the first step, we obtain a reformulated model that is amenable to a decomposition scheme. Although this scheme eliminates almost all data exchange, it does not provide a formal privacy guarantee. In the second step, we provide this guarantee with a differentially private algorithm at the expense of deviating slightly from the optimality. We provide bounds on this deviation and discuss the consequences of these theoretical results. We also propose a novel modification to increase the efficiency of the algorithm in terms of reducing the theoretical optimality gap. The study ends with a numerical experiment on a planning problem that demonstrates an application of the proposed approach. As we work with a general optimization model, our analysis and discussion can be used in different application areas including production planning, logistics, and network revenue management.


翻译:这项研究考察了涉及同意使用一组能力的多个当事方的资源共享问题。我们首先将整个问题作为一个数学方案进行模型化,要求所有各方交流信息,以获得最佳客观功能值。这一信息包含每个当事方在数学方案所用系数方面的私人数据;此外,各方还把个人的最佳解决方案视为私人解决方案。在这一背景下,各方的关切是其数据隐私和最佳分配。我们提出了满足各方隐私要求的两步方法。在第一步,我们获得了一个适合分解办法的重订模型。虽然该计划几乎消除了所有数据交换,但并不提供正式的隐私保障。在第二步,我们以差异性私人算法提供这一保证,而牺牲了与最佳性稍有偏差的程度。我们对这种偏差进行约束,并讨论这些理论结果的后果。我们还提出了在减少理论最佳性差距方面提高算法效率的新修改建议。我们的研究最后对一个规划问题进行了数字实验,展示了在规划方面采用的方法,包括采用不同的物流方法。我们的工作是利用了一种一般的统计分析。我们的工作,包括了在规划方面采用不同的分析。

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