分享你的蛋糕——并且也吃掉它

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分享,幼儿园概念的基石,是一个令人恼火的命题,它几乎驱使所罗门王将一个婴儿切成两半。 值得庆幸的是,研究人员开发了一种新方法,以确保分享者获得更大的满意度。

在模拟公平分配的细微差别时,科学家们更喜欢切蛋糕而不是婴儿。 经典模型是“你切,我选”方法:如果两个人要分一个蛋糕,一个人把它切成两块,另一个人选择他想要哪一块。 切蛋糕的人有动力尽可能公平地切——切成两半——这样他仍然可以对他剩下的部分感到满意。 然后,“你切,我选”是无妒忌的,因为每个人都得到了一块等量的蛋糕。 但它不满足公平性的属性,即每个人都像他们的对方一样重视他们的那块蛋糕。 想象一下两个人分享一个披萨,一半覆盖着意大利辣香肠,一半覆盖着凤尾鱼。 如果一个人讨厌凤尾鱼,可能会出现几种情况,其中一个用餐者会比另一个更快乐。

在最新一期的美国数学学会通告中,纽约大学政治学家史蒂文·J·布拉姆斯、蒙特克莱尔州立大学数学家迈克尔·A·琼斯和格拉茨大学的奥地利经济学家克里斯蒂安·克拉姆勒概述了一种新的分配方式,称为剩余程序 (SP),它部分解决了这个缺点。 他们不是将蛋糕分成相等的数量给双方分享者,而是旨在实现相等的质量:每个人,A 和 B,都向裁判提交一份他们理想蛋糕的估值。 然后以数学确定的方式切割蛋糕,以便部分满足双方的估值,并且每个食用者都得到超过他们要求的一半。“由于 A 和 B 在 SP 下至少获得其估值的 50%,因此由此产生的分配不仅在比例上是公平的,而且是无妒忌的,”研究人员写道。


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他们将他们的方法扩展到三人(或更多人)的情景,称此版本为公平性程序,或 EP。 与 SP 类似地执行,EP 旨在分配蛋糕,使每个人获得超过他们想要的三分之一。(对于四个人,每个人将至少获得他们估值的四分之一;对于五个人,他们将至少获得他们估值的五分之一。)虽然 SP 调和了妒忌和公平性,但该团队承认,在 EP 中,这两种属性在三人或更多人之间并不总是得到满足。 然而,这些新的切割方法是“策略证明”的,这意味着一个玩家将无法通过虚报他们的估值来操纵系统。 这是因为每个人都在努力最大化他们的价值,并且他们是风险厌恶型的——也就是说,如果这意味着他们可能得到一块价值较低的蛋糕,他们就不会试图玩弄系统。

除了在稍微复杂的披萨领域中运作外,这些结果也适用于涉及土地分割的情况。 SP 有朝一日可能对印度和巴基斯坦在确定如何划分克什米尔地区有用; EP 可以帮助什叶派、逊尼派和库尔德人分割伊拉克。 虽然这些程序可能并非直接适用于所有分享问题,“但公平分配算法背后的推理是有价值的,”布拉姆斯说。“它展示了数学如何为使争端解决更严谨和精确做出贡献。”

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