从央视到谷歌：聊一聊竞价广告的机制设计

    关于竞价广告，很多人有两个极端的看法——第一观点会认为竞价广告非常简单，不就是央视每年黄金广告位招标么，谁出价高广告位给谁 ; GS^4tmc  
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    第二个极端会认为竞价广告过于复杂，涉及到到博弈论、机制设计、拍卖理论、CTR预估等普通人根本弄不明白高深理论 ，因此很多人对此望而却步……… 2-CK:)n/#  
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    然而真相到底是神马?哪一个观点是对的?一直致力于用简单语言剖析互联网商业底层逻辑的卫夕会告诉你： OL=bhZ  
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真相就像《小马过河》的结局一样：河水既不像黄牛说的那么浅，也不像松鼠说的那么深——竞价广告的基本逻辑当然会涉及到很多复杂理论，但看完这篇文章大部分人可以轻松理解其核心原理的来龙去脉。 KG?]MVXA  
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一、从央视标王到谷歌的竞价广告系统 D;E&;vP6%  
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关于竞价广告，很多人认为百度是国内推出第一个竞价广告的公司，事实上，从更广泛的意义上，央视的黄金广告竞标更早地向大家普及了“竞价广告”这个概念， 早在1994年，央视就开始了以竞价的方式拍卖广告位，诞生了秦池、爱多VCD等知名标王。 = G_6D  
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一个典型的拍卖场景是这样的——拍卖师先标明广告位，同时表明底价，然后开始等待竞价者向上竞价，“100万!”、“120万!”、“200万!”，“200万一次，200万两次，成交!” 0jyokER  
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这样的场景我们在众多影视作品中再熟悉不过，然而并非所有的拍卖都是以这种方式进行，这仅仅是众多拍卖机制中的一种，这种不断提升价格的拍卖方式被称之为“英国式拍卖”。 xphqgOc12,  
和英国式拍卖类似，还有荷兰式拍卖，荷兰式拍卖的形式正好相反，拍卖师先出一个非常高的价格，然后不断往下试探，直到有竞拍者愿意接受这个成交价格。 qnlj~]NV  
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那么问题来了——传统的广告可以通过这种方式竞价，那么在线的广告是不是也可以用同样的方法进行竞价呢?答案是否定的 ，原因在于在线广告的拍卖与传统广告拍卖有几点重要的区别，而这些区别会对竞价机制的设计产生重要影响—— n-Xj>  
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第一，不管是英国式拍卖还是荷兰式拍卖，每个人的出价都是公开的，而在线广告主可能很多并不愿意公开自己的出价 ，因此公开竞价就变得不适合。 5
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第二，央视的拍卖是单次行为，而在线广告是多次重复博弈 ，即这个广告位被抢了，广告主还可以抢下个广告位，广告主可以不断调整自己的出价。 Psv!`K  
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第三，在线广告存在多个标的物(每一次广告请求可能都是多个竞价标的物)、海量实时计算的特征。 'SY&-<t(  
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那么在线广告应该采取什么样的竞价机制呢?其实有很多选择，我们一个个来看： BCj&z{5"7e  
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第一个可能的选项是“密封第一价格”竞价 ，这其实也是我们熟悉的一种竞价方式，很多工程招标都采取这种方式，它的机制是每个竞价者不公布自己的出价，把它密封在信封里交给卖主，拍卖主让最高出价者赢得竞拍，并且支付最高出价者的出价。 ,)RdXgCs  
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有人说，这种方式看起来很完美啊，符合广告主不公开报价的需求，而且也被很多实践证明过，然而这种竞价方式广告主的出价策略取决于别人怎么出，反而和自己的真实估值关系不大 ，而这应用到在线广告拍卖就会存在问题。 )>/c/B  
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在线广告一个特征就是重复博弈，神马意思呢?比如线下的工程招标是一次性的，竞拍者会更加倾向于谨慎对待自己的出价，因为他只有一次机会，然而在线广告是多次的，即广告主有多次机会不断试探别人的出价，从而实现自己的最优策略。 G1l(  
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我举一个例子——谷歌的关键词“跑步”下面的广告位，耐克认为一次点击值10块钱，阿迪认为值6块钱，这时候如果他们采取“密封第一价格”拍卖，而谷歌广告系统给出的底价是2块，那么阿迪和耐克都会试探着出价。 e'`oisJU?q  
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阿迪从2块开始出，耐克出2.1，阿迪出2.2，耐克出2.3，双方有一个不断加价的过程，一直加到6块的时候，阿迪停止出价了，因为它认为这个广告为最多值6块，阿迪退出了。 QJ/SP  
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这时候只剩耐克了，耐克也不傻，既然没人和我竞争，那么我为啥要出6块呢，于是赶紧调到2块，这时候阿迪又会进场，周而复始的循环开始了。 o6r4tpiR5  
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细心的你会看到这种方式有一个明显的缺陷——不稳定，背后的根源在于这种拍卖方式从博弈论的角度不存在纳什均衡 (这一点已被经济学家从数学的角度证明)，即它永远存在一个你追我赶的状态，原因是这种拍卖方式出价取决于对手的出价。 `4=b|N+b"  
同时从更深层次上，这种机制在重复博弈的机制下至少有两个缺陷： JjmL6(*ui  
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第一，不符合帕累托最优 ，即一个好的拍卖机制应该是把标的物卖给对它估值最高的竞价者，在这个案例中，评价最高的是耐克，然而有一半的几率被阿迪所抢走了。 YJy*OS_&  
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第二，它也不符合卖方利益的最大化 ，耐克阿迪评价都远超2块，但出价却从2块开始出。 zxh"@j$?  
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由此可以看出这种竞价方式用在在线广告拍卖上不合理，那么有木有一种更好的竞价方式呢，答案是有!接下我们就一起来看一看： gr;M  
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二、获得诺贝尔奖的一次改动 7I|%GA_  
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经济学家威廉·维克里试图解决这个问题，他在1961年发表的《反投机、拍卖与竞争性密封投标》，这篇经典论文中系统性地论述了“第二密封价格”的拍卖方式。 a:fHTU=\p  
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它对“第一密封价格”做了一个小的改动，具体为——竞价者依然密封出价，依然是出价最高者赢得拍卖，但是胜出者只需要支付第二名出价的钱 ，即如果耐克出价10块，阿迪出价6块，依然是耐克胜出，但耐克只需要支付第二名阿迪的出价——6块。 1
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这是一个违反直觉的小小改动——第一名居然只需要支付第二名的出价，然而不要小看这个小小的改动，正是因为系统地论述了这个改动，让威廉·维克里获得了1996年的诺贝尔经济学奖 ，“密封第二价格”拍卖在经济学里也因此被称之为“维克里拍卖”，那么这个神奇的小改动到底隐藏着神马秘密呢? ZeeuH"A  
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答案是它正好系统地解决了“第一密封价格”存在的重大缺陷。有人立马会问：为什么这样改一下就能克服这个缺陷呢? )>fi={!=c  
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简单地说，在“密封第二价格”的竞价机制中，每个人都存在一个固定的最优策略——出价等于自己的估值，还是以上的价格策略，耐克估值为10块，阿迪的出价多少不知道，这时候耐克的最优策略是神马?答案是10块。为什么? 9<#D0hh$  
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我们考虑两个种情况： gy{a+Wbc*  
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第一，阿迪出价如果超过10块，那么耐克无论如何也赢不了 ，因为耐克不可能出价高于自己的估值，高过自己就亏了。 zgqw*)C~  
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第二，阿迪低于10块，那么耐克应该出到自己能出到的最大价格以增加自己的获胜概率 ，而这个最大价值就是10块，即耐克没有下调出价的动力，因为它没有最终支付价格的控制力。 TI>yi ^}  
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神马意思?假如耐克出8块，这时候如果阿迪出6块，耐克赢得竞拍而且只需要支付6块，和它出10块没有区别，但如果阿迪出9块它就会失去竞价，因此耐克没有动力把出价调到8块这种有可能导致竞价失败的出价，唯一的最优策略就是出价10块。 1 XG-O  
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用博弈论的话说，“密封第二价格”存在一个唯一的纳什均衡，即每个人都出自己对于商品的真实估值是最优策略，因此该机制是一个鼓励竞拍者讲真话的机制，同时具有相当的稳定性，即广告主没有频繁调整自己出价的动力。 k@L~h{`Mc\  
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在这种机制下，永远是对广告位评价最高的广告主胜出，同时保证了平台的收入，没有广告主出价比自己评价更低的出价。事实上，谷歌、百度、新浪微博等广告平台都是采取这种竞价方式。 ca=e_sg  
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好，有人会说，这种竞价方式就是完美的竞价方式吗?其实不一定，“密封第二竞价”机制至少存在一个缺陷，那就是它的反作弊特性不强，假如存在互相勾结的同谋，在这种竞价机制下，同谋更加容易实现。神马意思? (5> ibe  
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依然拿耐克阿迪来打比喻，耐克的心理出价是10块，阿迪是6块，这时候他们勾结，阿迪出1块，耐克出10块，最终耐克只需要花1块钱就能买走这个广告位，受伤的是广告平台。聪明的人立马会说——难道“第一密封价格”不会出现这种情况吗?比如耐克和阿迪商量好，耐克出1块，阿迪出0.5元，还是耐克以1块钱的价格买走这个广告位啊! e@OA>  
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哈哈，这么说也没错，但“第一密封价格”更容易出现背叛同谋的情况，尽管商量好耐克出1块 ，阿迪出0.5毛，但阿迪是有动力去违反同谋的，只要阿迪出2块，它就能赢得拍卖，这时候耐克就傻眼了。 `y}
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但在“第二密封价格”的情况下，耐克出10块，阿迪出1块，这个同盟的就非常有力，因为阿迪无论如何背叛，它也不可能赢得拍卖(它的出价不可能超过6块)，因此它没有背叛的动力，因此同谋就更容易达成，作弊的概率就会变大。 9QMn%8=j  
好，既然有这个缺陷，那么现在在线广告谷歌、百度为什么还要使用它呢?一个重要的原因是，不同于线下的单一拍卖，在线广告是大规模重复博弈，大规模意味着参与竞价的广告主数量众多，客观上增加了勾结作弊的难度，从某种意义上掩盖了这种机制的缺陷。 GcnY=%L?  
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三、VCG，一种多广告位的拍卖机制 ju]]|  
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以上我们讨论了竞价机制的基本原理，所有的例子都是一个广告位的情况，而在现实的广告系统中，一次请求的广告为往往是多个，比如搜索引擎就有多个广告位，我们应该如何设置竞价机制呢? PlZiTP  
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谷歌、百度就把“密封第二价格”拍卖进行了一个扩展，即如果有多个广告位，第一名按第二名加一个最小竞价单位扣费(如0.01元)、第二名按第三名扣费，第三按第四名扣费，以此类推，这种竞价方式被称作为“广义第二价格拍卖” (Generalized Second Price auction)，简称GSP。 [Ni4[\  
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这种方式最大限度地保留了“密封第二价格”的优势，即它能形成稳定的均衡，但它也有一个缺点，它并非全体竞价者福利最大化的竞价方式。 PAHlj,n)  
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于是，三位经济学家Vickrey、Clarke、Groves分别在三篇论文中提出了一个多物品的拍卖机制，简称“VCG拍卖”，这种复杂的竞价机制从整个竞价者的整体利益出发，它依然是价高者得，但扣费却是计算价高者参与给其他竞拍者带来的总损失，即先算出没有价高者参与时的总福利，然后算价高者参与之后的其他人的总福利，这个福利之差就是其他参与者的损失。 F:S,{&jB  
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简而言之，你参与竞价，你因此给其他竞价者造成了损失，你需要为这个系统的整体福利的减小而付出成本，以保证整体福利的最大化 。 "NU".q  

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这个竞价方式计算起来相对复杂，我用一个简单的例子来阐述——假如现在有两个广告位，即搜索“跑步”这个关键词的第一位和第二位，第一位能带来20个点击，第二位能带来10个点击。 QCR-lxO1  
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有三个广告主来竞价，分别是耐克每点击付6块、阿迪的4块和锐步的2块 。按照价高者得的原则，耐克赢得第一个广告位，阿迪赢得第二个广告位，锐步竞价失败。 0>
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这时候问题来了：应该扣耐克多少钱?按照VCG竞价法则： 3J T3;O  
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先算出没有耐克参与竞价时候阿迪和锐步的收益，即阿迪赢得第一个广告位，锐步赢得第二个广告位，收益为4*20+10*2=100 _m],(J=,z  
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然后算出有耐克参与竞价阿迪和锐步的收益，即阿迪赢得第二个广告位，锐步出局，收益为4*10+2*0=40。 (L$~zw5gr  
|8 bO5l:  
二者福利之差为100-40=60 @@IA35'tc  
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那么耐克应该为每个点击付的钱为60/20=3块。 Wq(l :W'  
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Facebook广告系统采取的就是这种竞价方式，这种竞价方式最大化了竞价参与者的福利，但我们可以看到，拍卖方的利益并非是最大化的，上面的案例中耐克的扣费3块比GSP竞价规则下按第二位收取的4块要少，可以说，Facebook是牺牲了短期利益，从更长远的角度进行考虑，因为竞价广告不是一个短期的行为，Facebook相信保证广告主的总体利益而言符合自己的长远利益。 L]d@D0.Z  
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那么谷歌为什么不也采取同样的VCG竞价方式呢，一方面是因为尽管VCG可以最大化竞价者福利，但它非常难向广告主解释，会面临极大的教育成本;谷歌首席经济学家Hal Varian曾经就明确表示谷歌在2002年不愿意从GSP转到VCG其中一个原因就是用户教育成本太高。 s.`d<(X?  
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另一方面也因为从GSP直接转向VCG会面临收入下滑的风险，经济学家们已经证明VCG的收入不会比GSP高。 8[)]3K x  
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这篇文章主要介绍了竞价广告机制设计中的来龙去脉，事实上，竞价机制选择只是竞价广告中的一个小的方面，关于竞价广告的其他方面，我会在后续的其他文章中陆续向大家介绍。