Collective decision-making with goals

Des agents devant prendre une décision collective sont souvent motivés par des buts individuels. Dans ces situations, deux aspects clés doivent être abordés : sélectionner une alternative gagnante à partir des voix des agents et s'assurer que les agents ne manipulent pas le résultat. Cette thèse étudie l'agrégation et la dimension stratégique des décisions collectives lorsque les agents utilisent un langage représenté de manière compacte. Nous étudions des langages de type logique : de la logique propositionnelle aux CP-nets généralisés, en passant par la logique temporelle linéaire (LTL). Notre principale contribution est l'introduction d'un cadre de vote sur les buts, dans lequel les agents soumettent des buts individuels exprimés comme des formules de la logique propositionnelle. Les fonctions d'agrégation classiques issues du vote, de l'agrégation de jugements et de la fusion de croyances sont adaptées et étudiées de manière axiomatique et computationnelle. Les propriétés axiomatiques connues dans la littérature sur la théorie du choix social sont généralisées à ce nouveau type d'entrée, ainsi que les problèmes de complexité visant à déterminer le résultat du vote. Une autre contribution importante est l'étude de l'agrégation des CP-nets généralisés, c'est-à-dire des CP-nets où la précondition de l'énoncé de préférence est une formule propositionnelle. Nous utilisons différents agrégateurs pour obtenir un classement collectif des résultats possibles. Grâce à cette thèse, deux axes de recherche sont ainsi reliés : l'agrégation des CP-nets classiques et la généralisation des CP-nets à des préconditions incomplètes. Nous contribuons également à l'étude du comportement stratégique dans des contextes de prise de décision collective et de théorie des jeux. Le cadre du vote basé sur les buts est de nouveau étudié sous l'hypothèse que les agents peuvent décider de mentir sur leur but s'ils obtiennent ainsi un meilleur résultat. L'accent est mis sur trois règles de vote majoritaires qui se révèlent manipulables. Par conséquent, nous étudions des restrictions à la fois sur le langage des buts et sur les stratégies des agents en vue d'obtenir des résultats de votes non manipulables. Nous présentons par ailleurs une extension stratégique d'un modèle récent de diffusion d'opinion sur des réseaux d'influence. Dans les jeux d'influence définis ici, les agents ont comme but des formules en LTL et ils peuvent choisir d'utiliser leur pouvoir d'influence pour s'assurer que leur but est atteint. Des solutions classiques telles que la stratégie gagnante sont étudiées pour les jeux d'influence, en relation avec la structure du réseau et les buts des agents. Enfin, nous introduisons une nouvelle classe de concurrent game structures (CGS) dans laquelle les agents peuvent avoir un contrôle partagé sur un ensemble de variables propositionnelles. De telles structures sont utilisées pour interpréter des formules de logique temporelle en temps alternés (ATL), grâce auxquelles on peut exprimer l'existence d'une stratégie gagnante pour un agent dans un jeu itéré (comme les jeux d'influence mentionnés ci-dessus). Le résultat principal montre qu'un CGS avec contrôle partagé peut être représenté comme un CGS avec contrôle exclusif. En conclusion, cette thèse contribue au domaine de la prise de décision collective en introduisant un nouveau cadre de vote basé sur des buts propositionnels. Elle présente une étude de l'agrégation des CP-nets généralisés et une extension d'un cadre de diffusion d'opinion avec des agents rationnels qui utilisent leur pouvoir d'influence. Une réduction du contrôle partagé à un contrôle exclusif dans les CGS pour l'interprétation des logiques du raisonnement stratégique est également proposée. Par le biais de langages logiques divers, les agents peuvent ainsi exprimer buts et préférences sur la décision à prendre, et les propriétés souhaitées pour le processus de décision peuvent en être garanties.Agents having to take a collective decision are often motivated by individual goals. In such scenarios, two key aspects need to be addressed. The first is defining how to select a winning alternative from the expressions of the agents. The second is making sure that agents will not manipulate the outcome. Agents should also be able to state their goals in a way that is expressive, yet not too burdensome. This dissertation studies the aggregation and the strategic component of multi-agent collective decisions where the agents use a compactly represented language. The languages we study are all related to logic: from propositional logic, to generalized CP-nets and linear temporal logic (LTL). Our main contribution is the introduction of the framework of goal-based voting, where agents submit individual goals expressed as formulas of propositional logic. Classical aggregation functions from voting, judgment aggregation, and belief merging are adapted to this setting and studied axiomatically and computationally. Desirable axiomatic properties known in the literature of social choice theory are generalized to this new type of propositional input, as well as the standard complexity problems aimed at determining the result. Another important contribution is the study of the aggregation of generalized CP-nets coming from multiple agents, i.e., CP-nets where the precondition of the preference statement is a propositional formula. We use different aggregators to obtain a collective ordering of the possible outcomes. Thanks to this thesis, two lines of research are thus bridged: the one on the aggregation of complete CP-nets, and the one on the generalization of CP-nets to incomplete preconditions. We also contribute to the study of strategic behavior in both collective decision-making and game-theoretic settings. The framework of goal-based voting is studied again under the assumption that agents can now decide to submit an untruthful goal if by doing so they can get a better outcome. The focus is on three majoritarian voting rules which are found to be manipulable. Therefore, we study restrictions on both the language of the goals and on the strategies allowed to the agents to discover islands of strategy-proofness. We also present a game-theoretic extension of a recent model of opinion diffusion over networks of influence. In the influence games defined here, agents hold goals expressed as formulas of LTL and they can choose whether to use their influence power to make sure that their goal is satisfied. Classical solution concepts such as weak dominance and winning strategy are studied for influence games, in relation to the structure of the network and the goals of the agents. Finally, we introduce a novel class of concurrent game structures (CGS) in which agents can have shared control over a set of propositional variables. Such structures are used for the interpretation of formulas of alternating-time temporal logic, thanks to which we can express the existence of a winning strategy for an agent in a repeated game (as, for instance, the influence games mentioned above). The main result shows by means of a clever construction that a CGS with shared control can be represented as a CGS with exclusive control. In conclusion, this thesis provides a valuable contribution to the field of collective decision-making by introducing a novel framework of voting based on individual propositional goals, it studies for the first time the aggregation of generalized CP-nets, it extends a framework of opinion diffusion by modelling rational agents who use their influence power as they see fit, and it provides a reduction of shared to exclusive control in CGS for the interpretation of logics of strategic reasoning. By using different logical languages, agents can thus express their goals and preferences over the decision to be taken, and desirable properties of the decision process can be ensured

Computational aspects of voting: a literature survey

Preference aggregation is a topic of study in different fields such as philosophy, mathematics, economics and political science. Recently, computational aspects of preference aggregation have gained especial attention and “computational politics” has emerged as a marked line of research in computer science with a clear concentration on voting protocols. The field of voting systems, rooted in social choice theory, has expanded notably in both depth and breadth in the last few decades. A significant amount of this growth comes from studies concerning the computational aspects of voting systems. This thesis comprehensively reviews the work on voting systems (from a computing perspective) by listing, classifying and comparing the results obtained by different researchers in the field. This survey covers a wide range of new and historical results yet provides a profound commentary on related work as individual studies and in relation to other related work and to the field in general. The deliverables serve as an overview where students and novice researchers in the field can start and also as a depository that can be referred to when searching for specific results. A comprehensive literature survey of the computational aspects of voting is a task that has not been undertaken yet and is initially realized here. Part of this research was dedicated to creating a web-depository that contains material and references related to the topic based on the survey. The purpose was to create a dynamic version of the survey that can be updated with latest findings and as an online practical reference

Resistance to bribery when aggregating soft constraints

Abstract We consider a multi-agent scenario, where the preferences of several agents are modelled via soft constraint problems and need to be aggregated to compute a single "socially optimal" solution. We study the resistance of various ways to compute such a solution to influence the result, such as those based on the notion of bribery. In doing this, we link the cost of bribing an agent to the effort needed by the agent to make a certain solution optimal, by only changing preferences associated to parts of the solution. This leads to the definition of four notions of distance from optimality of a solution in a soft constraint problem. The notions differ on the amount of information considered when evaluating the effort

A Study on the Party System in South Korea after Democratization.

In this study on the party system in South Korea after democratization, I propose to disentangle the electoral influence of regionalism, instigated by a historical contingency at the beginning but developed into a stable and intense linkage between the parties and their core regional bases from other stable grounds for party support: the economy and ideology. The critical election of 1987 resulted in a fragmented national party system divided by cohesive regional support for a particular party. Over the 25-year period in my study, it is transforming into a national two-party system, where major parties gain similarly dispersed electoral support across regions and grow ideologically polarized. The electoral influence of region being a constant, the economy and ideology may explain the changes in partisanship over time. The rightist party is found to own the economic issue area of maintaining price stability and economic growth, while the leftist party support is correlated with unemployment rate. There is a closer relationship between the economy and the votes in Korean elections than previously thought. As the size of the national party system converges on 2, and the leftist party gains more balanced electoral support, regional cleavage is being absorbed into party competition, most likely along the ideological divide. The party system of 1987 based on regional divide is persistent in that the alignment of the regions and political parties remains electorally relevant. There has been a crucial intervention of ideology in 2002 and 2004 elections, which accelerated the polarization at the elite level and party sorting in the mass electorate. In consequence, the Korean party system of 2012 reflects not only the electoral partnership between the two southern regions and major political parties, but also the coordination in ideology and issue positions between the parties and their constituents.PHDPolitical ScienceUniversity of Michigan, Horace H. Rackham School of Graduate Studieshttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/120745/1/junghwal_1.pd

Contagion dynamics in multilevel and structured populations.

Existen numerosos procesos de contagio sobre redes, como la propagación de epidemias, los rumores, la información u otros fenómenos no lineales propios de los sistemas complejos humanos. Desde la perspectiva de la modelización matemática, los procesos de contagio en poblaciones estructuradas se están volviendo cada vez más sofisticados en lo que respecta al tipo de interacciones no triviales involucradas en ellos. Los modelos han evolucionado desde los simples métodos compartimentales a modelos estructurados en los que se tienen en cuenta las heterogeneidades de la población. Además, para visualizar estas jerarquías y heterogeneidades de los sistemas complejos humanos, también consideramos la representación multicapa de las poblaciones. En esta tesis, intentamos explorar la punta del iceberg en lo que respecta a procesos de contagio sobre poblaciones basándonos en varios modelos matemáticos. Nuestro objetivo es entender la complejidad de las dinámicas de contagio en poblaciones estructuradas y multinivel.En el primer capítulo, nos centramos en presentar el desarrollo de algunas de las teorías principales que se utilizan para estudiar los sistemas complejos. El descubrimiento de las interacciones no lineales hizo que le método del reduccionismo fuese cuestionado, dado que el comportamiento general no puede describirse como una simple superposición de pequeñas escalas. La ciencia de redes busca caracterizar los sistemas complejos de diversos campos. Al mismo tiempo, la teoría de grafos proporciona las herramientas matemáticas necesarias para describir redes realistas. Discutiremos algunas de las cantidades fundamentales y las métricas más relevantes para la caracterización de la estructura de la red, así como varios ejemplos de modelos de red. Además, repasaremos brevemente los principios básicos de las redes multicapa que rompen la limitación de un solo tipo de conexión existente en las redes monocapa, estableciendo la base para explorar y generalizar estos conceptos.A continuación, estudiaremos procesos dinámicos comenzando por una breve introducción a los modelos matemáticos que se usarán durante el resto de la tesis. En el caso de la ecuación maestra, resaltaremos el rol de los procesos de Markov así como la aproximación de campo medio, sin centrarnos en sus soluciones completas. Los métodos de modelización y las reglas de actualización que se utilizan en las simulaciones numéricas también se presentan en detalle. En esta tesis, nos centraremos en el problema de la propagación de epidemias sobre redes, un tema que despierta gran interés en el campo de los procesos de propagación y contagio. Después de revisar las propiedades y los resultados teóricos de algunos de los modelos epidemiológicos típicos, con varias simplificaciones desde el punto de vista matemático, exploraremos varias medidas importantes en el campo de la epidemiología, i.e., el número reproductivo básico y la inmunidad de grupo. Después, implementaremos un modelo clásico de epidemias sobre redes multicapa para explorar el papel que juega la direccionalidad utilizando funciones generatrices. Terminaremos el capítulo 2 modelizando un tipo especial de procesos de contagio social, en particular, utilizaremos un modelo compartimental para estudiar la propagación de la corrupción. Prestaremos atención a las condiciones críticas para que surja este tipo de comportamiento desarrollando la aproximación de campo medio y comparando sus predicciones con simulaciones. Es más, extenderemos el modelo de corrupción a un sistema de dos capas en el que los flujos de contagio pueden ser diferentes en cada capa para investigar el papel que juega el solapamiento de enlaces y las correlaciones de grado entre capas en la evolución de las actividades honestas y corruptas.Resulta evidente que la complejidad de los sistemas humanos del mundo real afecta la precisión con la que se pueden predecir las epidemias y algunas propiedades específicas de los sistemas. Sin embargo, debido al desarrollo de la ciencia de datos, fuentes de datos masivas y muy informativas pueden utilizarse para enriquecer la topología de la red de forma que se acerque a los sistemas reales. En al tercera parte de esta tesis, comenzaremos describiendo los retos y las oportunidades que han surgido durante el desarrollo de la ciencia de datos. A continuación, intentaremos conseguir una imagen más realista de la estructura interna de las redes de contacto utilizando datos reales. Además, ilustraremos la importancia de utilizar una perspectiva conducida por los datos en lo que respecta a la modelización de redes a la hora de estudiar la propagación de epidemias en redes de contacto. En este caso, la variabilidad de patrones de interacción que surge de la heterogeneidad de la población, sus comportamientos sociales, etc. puede ser capturada correctamente.Bajo este mismo desarrollo teórico, consideraremos la edad de los individuos y sus patrones de interacción social para generar redes multicapa con estructura de edad para estudiar el problema de la inmunidad de grupo del SARS-CoV-2 y evaluar el impacto que tres estrategias de vacunación pueden tener a la hora de eliminar la transmisión de la panedmia. Después, para explorar la dinámica de las enfermedades que se propagan en entornos hospitalarios (HAI, por sus siglas en inglés) cuando los pacientes están recibiendo tratamiento en ellos, utilizaremos una colección de datos espacio-temporales recogida en tres hospitales de Canadá para generar las redes de interacción entre los trabajadores hospitalarios (HCWs). Nos centraremos en determinar cuantitativemente el riesgo de que las HAIs se propaguen por las diferentes unidades de un hospital y los varios grupos de HCWs, respectivamente. Calcularemos el riesgo de las unidades espaciales usando el tiempo de llegada de la enfermedad y el número de infecciones producidas en cada unidad. En el caso de los HCWs, la probabilidad de infectarse y el número de reproducción efectivo son usados como indicador del riesgo de HCWs.Concluiremos la tesis presentando nuestras conclusiones y discutiendo algunos de los restos que quedan por explorar en el futuro.<br /

How to Achieve Inclusive Growth

Rising inequality and widespread poverty, social unrest and polarization, gender and ethnic disparities, declining social mobility, economic fragility, unbalanced growth due to technology and globalization, and existential danger from climate change are urgent global concerns of our day. These issues are intertwined. They therefore require a holistic framework to examine their interplay and bring the various strands together. This book brings together leading academic economists and experts from several international institutions to explain the sources and scale of these challenges. The book summarizes a wide array of empirical evidence and country experiences, lays out practical policy solutions, and devises a comprehensive and unified plan of action for combatting these economic and social disparities. This authoritative book is accessible to policy makers, students, and the general public interested in how to craft a brighter future by building a sustainable, green, and inclusive society in the years ahead

An Investigation on Benefit-Cost Analysis of Greenhouse Structures in Antalya

Significant population increase across the world, loss of cultivable land and increasing demand for food put pressure on agriculture. To meet the demand, greenhouses are built, which are, light structures with transparent cladding material in order to provide controlled microclimatic environment proper for plant production. Conceptually, greenhouses are similar with manufacturing buildings where a controlled environment for manufacturing and production have been provided and proper spaces for standardized production processes have been enabled. Parallel with the trends in the world, particularly in southern regions, greenhouse structures have been increasingly constructed and operated in Turkey. A significant number of greenhouses are located at Antalya. The satellite images demonstrated that for over last three decades, there has been a continuous invasion of greenhouses on all cultivable land. There are various researches and attempts for the improvement of greenhouse design and for increasing food production by decreasing required energy consumption. However, the majority of greenhouses in Turkey are very rudimentary structures where capital required for investment is low, but maintenance requirements are high when compared with new generation greenhouse structures. In this research paper, life-long capital requirements for construction and operation of greenhouse buildings in Antalya has been investigated by using benefit-cost analysis study