Fast Iterative Combinatorial Auctions via Bayesian Learning

Iterative combinatorial auctions (CAs) are often used in multi-billion dollar domains like spectrum auctions, and speed of convergence is one of the crucial factors behind the choice of a specific design for practical applications. To achieve fast convergence, current CAs require careful tuning of the price update rule to balance convergence speed and allocative efficiency. Brero and Lahaie (2018) recently introduced a Bayesian iterative auction design for settings with single-minded bidders. The Bayesian approach allowed them to incorporate prior knowledge into the price update algorithm, reducing the number of rounds to convergence with minimal parameter tuning. In this paper, we generalize their work to settings with no restrictions on bidder valuations. We introduce a new Bayesian CA design for this general setting which uses Monte Carlo Expectation Maximization to update prices at each round of the auction. We evaluate our approach via simulations on CATS instances. Our results show that our Bayesian CA outperforms even a highly optimized benchmark in terms of clearing percentage and convergence speed.Comment: 9 pages, 2 figures, AAAI-1

A Bayesian Clearing Mechanism for Combinatorial Auctions

We cast the problem of combinatorial auction design in a Bayesian framework in order to incorporate prior information into the auction process and minimize the number of rounds to convergence. We first develop a generative model of agent valuations and market prices such that clearing prices become maximum a posteriori estimates given observed agent valuations. This generative model then forms the basis of an auction process which alternates between refining estimates of agent valuations and computing candidate clearing prices. We provide an implementation of the auction using assumed density filtering to estimate valuations and expectation maximization to compute prices. An empirical evaluation over a range of valuation domains demonstrates that our Bayesian auction mechanism is highly competitive against the combinatorial clock auction in terms of rounds to convergence, even under the most favorable choices of price increment for this baseline.Comment: 9 pages, 4 figures, AAAI-1

Design and Effects of Information Feedback in Continuous Combinatorial Auctions

Advancements in information technologies offer opportunities for designing and deploying innovative market mechanisms. For example, combinatorial auctions, in which bidders can bid on combinations of goods, can increase the economic efficiency of a trade when goods have complementarities. However, lack of real-time bidder support tools has been a major obstacle preventing this mechanism from reaching its full potential. This study uses novel feedback mechanisms to aid bidders in formulating bids in real-time to facilitate participation in continuous combinatorial auctions. Laboratory experiments examine the effectiveness of our feedback mechanisms; the study is the first to examine how bidders behave in such information-rich environments. Our results indicate that feedback results in higher efficiency and higher seller’s revenue compared to the baseline case where bidders are not provided feedback. Furthermore, contrary to conventional wisdom, even in complex economic environments, individuals effectively integrate rich information in their decision making

Designing smart markets

Electronic markets have been a core topic of information systems (IS) research for last three decades. We focus on a more recent phenomenon: smart markets. This phenomenon is starting to draw considerable interdisciplinary attention from the researchers in computer science, operations research, and economics communities. The objective of this commentary is to identify and outline fruitful research areas where IS researchers can provide valuable contributions. The idea of smart markets revolves around using theoretically supported computational tools to both understand the characteristics of complex trading environments and multiechelon markets and help human decision makers make real-time decisions in these complex environments. We outline the research opportunities for complex trading environments primarily from the perspective o

Combinatorial Clock Auctions: Price Direction and Performance

This paper addresses three concerns with ascending price Combinatorial Clock Auc- tions (APCA); price guidance toward e ciency relevant packages, computational bur- den, and susceptibility to collusive bidding. We propose a descending price Combi- natorial Clock Auction (DPCA) with a newly devised pricing strategy to alleviate all of these concerns. Mimicking bidding behavior of human subjects found in previous laboratory experiments, agent-based simulations of a DPCA show improvements in ef- ciency resulting from better price guidance and a reduction in computational burden when compared to an APCA

Design and Evaluation of Feedback Schemes for Multiattribute Procurement Auctions

Multiattribute auctions, which allow bids on multiple dimensions of the product, are IT-enabled sourcing mechanisms that increase the efficiency of procurement for configurable goods and services compared to price-only auctions. Given the strategic nature of procurement auctions, the amount of information concerning the buyer’s preferences that is disclosed to the suppliers has implications on the profits of the buyer and suppliers and, consequently, on the long-term relationship between them. This study develops novel feedback schemes for multiattribute auctions that protect buyer’s preference information from the supplier and suppliers’ cost schedule from the buyer. We conduct a laboratory experiment to study bidder behavior and profit implications under three different feedback regimes. Our results indicate that bidders are able to extract more profit with more information regarding the state of the auction in terms of provisional allocation and prices. Furthermore, bidding behavior is substantially influenced by the nature and type of feedback

Engineering Trust - Reciprocity in the Production of Reputation Information

Reciprocity in feedback giving distorts the production and content of reputation information in a market, hampering trust and trade efficiency. Guided by feedback patterns observed on eBay and other platforms we run laboratory experiments to investigate how reciprocity can be managed by changes in the way feedback information flows through the system, leading to more accurate reputation information, more trust and more efficient trade. We discuss the implications for theory building and for managing the redesign of market trust systems.market design, reputation, trust, reciprocity, eBay

International energy markets

Diese Dissertationsschrift trägt den Titel “Internationale Energiemärkte – Empirische Erhebungen” und beinhaltet drei von Experten begutachtete Publikationen in internationalen Zeitschriften (plus zusätzlich drei Konferenz Proceedings / Präsentationen und ein Buchkapitelbeitrag). Den gemeinsame Rahmen dieser drei separaten Werke bilden jeweils Energiemärkte und empirische Methoden, welche in jedem der Beiträge behandelt werden bzw. zur Anwendung kommen. Der erste Beitrag analysiert die Auswirkungen der Einführung einer täglichen Ökostromzuweisung durch die Ökostromabwicklungsstelle OEMAG und dem Anfang des täglichen Handels an der deutschen Strombörse EEX auf den österreichischen Strommarkt. Diese beiden Änderungen im Bereich des Energiehandels werden als natürliche Experimente unter Zuhilfenahme von statistischen und ökonometrischen Methoden und anhand eines speziellen Datenbestands auf folgende Auswirkungen untersucht: (i) eine Reduktion der Ökostromprognoseungenauigkeit; (ii) einen im Allgemeinen effizienteren Strommarkt mit niedrigeren Ausgleichsenergiekosten. Weiters untersuchen wir, ob (iii) 7-Tage-Handel den Freitag-Montag-Effekt, welcher oft an Aktienmärkten oder anderen Börsen beobachtet wurde, verringert. Schlussendlich wird analysiert, ob (iv) das neue Marktdesign die Ökostromabwicklungsstelle OEMAG dazu verleitet, Ökostromaufkommensprognosen systematisch zu positiv anzusetzen. Ergebnisse zeigen, dass diese neuen Marktdesigns die Ökostromprognoseungenauigkeit verringern und dabei auch zu niedrigeren Ausgleichsenergiekosten führen. Freitag-Montag-Effekte werden etwas reduziert und vermindern dadurch die Volatilität an Strombörsen. Abschließend setzt die Ökostromabwicklungsstelle OEMAG Ökostromaufkommensprognosen im Vergleich zu tatsächlichen Ökostromproduktionsaufkommen systematisch zu niedrig an. Die zweite Publikation analysiert das Nabucco Gas Pipeline Projekt – von manchen als kosteneffizienteste Verbindung zu neuem Gas bezeichnet – um festzustellen, ob es für die Europäische Union zur kosteneffizienten Diversifizierung Ihrer Gaslieferungen führt und dadurch deren Energieversorgungssicherheit in Zukunft verbessert. Weiters wird der Nabucco Open Season Kapazitätsallokationsprozess vorgestellt. Durch die Anwendung von empirischen Methoden und Benchmarking werden drei Hypothesen evaluiert: Während sich Hypothese (1) auf die Nachfrage für Nabucco Pipeline-Kapazitäten konzentriert, untersuchen Hypothese (2) faire Nutzungsrechte und Hypothese (3) Kosteneffizienz des Projekts. Empirische Ergebnisse veranschaulichen, dass der steigende Bedarf an Gas und die sinkende Eigenproduktion eine neue Gasleitung für Europa notwendig machen. Die empirische Studie zeigt, dass die Kapazitäten der Nabucco Gasleitung von Gasunternehmen stark nachgefragt werden, und dass Nabucco faire Nutzungsrechte von 50% der Kapazitäten für Drittfirmen anbietet. Schließlich untermauert die Benchmarkinganalyse, dass Nabucco tatsächlich eine kosteneffiziente Gasleitung und Verbindung zu neuem Gas für Europa darstellt. Basierend auf diesen Ergebnissen bleibt zu hoffen, dass Nabucco nicht nur eine berühmte Oper bleibt, sondern zu einem der erfolgreichsten Energieprojekte für Europa wird. Schlussendlich analysiert der dritte Artikel das optimale Design einer Auktion für Gas-Pipeline-Transportkapazitäten. Als Folge russischer Gaslieferdominanz, steigender Gasnachfrage und sinkender Eigenproduktion Europas sind derzeit eine Vielzahl an Gaspipelineprojekten in Planung. Zur Finanzierung dieser Projekte werden oftmals spezielle Auktionsformen verwendet. Auktionen haben sich in jüngster Zeit zu den erfolgreichsten mikroökonomischen Allokationsmechanismen entwickelt. Durch eine Kombination von mathematischer Formulierung, experimenteller Überprüfung und empirischer Auktionsstudie wird das optimale Auktionsdesign für Gas Pipeline Transportkapazitäten anhand alternativer Vorschläge untersucht. Ergebnisse zeigen Trade-Offs zwischen Umsatzoptimierung und fairer bzw. transparenter Allokation: So ist „Allocation per Optimization” das bevorzugte Auktionsdesign wenn Umsatzmaximierung am Wichtigsten ist. Andererseits scheint „Pro Rata Allocation“ das optimale Auktionsdesign in Bezug auf Fairness und Transparenzmaximierung zu sein. Zusätzlich zu den begutachteten Publikationen in internationalen Zeitschriften wurden diese drei Beiträge zur weiteren Wissensdissemination auch auf internationale Forschungskonferenzen präsentiert. Ein extra Buchkapitelbeitrag (in diesem Annex enthalten) untermauert zudem die Forschungsaktivitäten des Autors.This dissertation titled “International Energy Markets – Empirical Investigations” covers three peer-reviewed publications in international journals (plus additionally three conference proceedings / presentations and one book chapter) which are guided by the common frame of energy markets and empirical methods. The individual papers can be related to the top-three energy policy objectives of the European Union. The first paper deals with the impacts of daily green electricity production forecasting and 7-day-trading on the Austrian electricity market. The applied methods include an empirical survey, a natural experiment evaluation and an econometric analysis. This paper connects to the European Union’s goal of fighting against global warming and fostering green electricity production. The second paper investigates the energy supply security of the European Union in the wake of Russian dominance of the gas supplies of the European Union. The demand for the Nabucco Gas Pipeline project is surveyed and the favorability of the Nabucco Gas Pipeline project versus other pipeline projects is evaluated. An empirical survey is carried out and econometric analysis is applied. This paper follows the European Union’s search for energy supply security and diversification of imported energy sources. The third paper analyses the optimal auction design for gas pipeline transportation capacity. A combination of three research methods is applied: mathematical formulation, experimental testing, and empirical auction surveying. This paper – building on the enormous attention that auction theory has attracted in recent years leading to the award of Nobel Prices in Economics – accompanies the European Union’s search for competitive energy markets and market mechanisms. In addition, for the further dissemination of knowledge, these papers were also presented at international research conferences. An extra book chapter contribution (see Annex) further demonstrates the author’s research ambitions