Three essays on auctions and innovation [Elektronische Ressource] / von Thomas Giebe

Thomas Giebe

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• Publié par: humboldt-universitat_zu_berlin
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 16
• Langue: English

Extrait

Three Essays on Auctions and Innovation
DISSERTATION
zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum politicarum
(Doktor der Wirtschaftswissenschaft)
eingereicht an der
Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät
der Humboldt-Universität zu Berlin
von
Dipl.-Volksw. Thomas Giebe
geboren am 09.03.1974 in Berlin
Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin:
Prof. Dr. Dr. h.c. Christoph Markschies
Dekan der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät:
Prof. Oliver Günther, Ph.D.
Gutachter:
1. Prof. Dr. Elmar Wolfstetter
2. Prof. Dr. Ulrich Kamecke
Tag des Kolloquiums: 25. August 2009Abstract
Innovation is central to development and economic growth. Innovation hap-
pens within some institutional framework. Auctions and auction-like mech-
anisms are institutions that organize transactions between economic agents.
In the face of private information, they provide a means of revealing part of
that information by inducing competition between agents. If well designed,
they make use of the revealed information in order to achieve a certain ob-
jective, e.g., to maximize profit or to allocate efficiently.
In three essays, this dissertation studies the use of auctions in the context
of innovation. Chapter 1 looks at the widely used practice of allocating gov-
ernment R&D subsidies to private companies. We point out flaws of that
practice and propose improvements that can be adopted separately or in
combination. Our proposals are tested in controlled lab experiments and by
simulation. The results suggest that adopting the proposals might substan-
tially improve the allocation of subsidies.
Chapter 2 revisits the literature on the sale, and, in particular, auctioning,
of patent licenses by an innovator to a downstream oligopoly. It analyzes
a modified auction that turns out to be more profitable than many other
mechanisms that have been analyzed in the literature. There, a restricted
number of royalty contracts is auctioned while all losers of the auction are
granted the right to sign a royalty contract.
Chapter 3 looks at R&D tournaments. It starts from two well-known auction
institutions, the fixed-prize tournament and the scoring auction. It combines
bothwithanentryauction, afeaturethathasbeenproposedintheliterature.
We characterize Bayesian Nash equilibria such that both mechanisms are
equivalent in a number of ways.Zusammenfassung
Innovation ist von zentraler Bedeutung für Entwicklung und Wirtschafts-
wachstum. Innovation findet in einem institutionellen Rahmen statt. Auktio-
nen und auktionsähnliche Mechanismen sind Institutionen. Sie organisieren
Transaktionen zwischen ökonomischen Agenten. Auktionen enthüllen priva-
te Information indem sie Wettbewerb zwischen Agenten erzeugen. Wenn sie
günstig gestaltet werden, dann nutzen sie die enthüllte private Information
zur Erfüllung bestimmter Ziele, wie z.B. Gewinnmaximierung oder Effizienz.
In drei Aufsätzen untersucht diese Dissertation die Verwendung von Auk-
tionen im Kontext von Innovation. Kapitel 1 betrachtet die übliche Praxis
der öffentlichen Subventionsvergabe an private Unternehmen. Wir weisen auf
Nachteile dieser Praxis hin und machen Verbesserungsvorschläge, die man
einzeln oder in Kombination anwenden kann. Unsere Vorschläge wurden mit
Hilfe von Laborexperimenten und Simulation getestet. Die Ergebnisse lassen
vermuten, dass unsere Vorschläge eine erhebliche Verbesserung der Subven-
tionsvergabe ermöglichen.
Kapitel 2 betrachtet den Verkauf, bzw. die Versteigerung, von Lizenzen zur
Nutzung einer patentierten Innovation an Unternehmen in einem oligopolis-
tischen Markt. Das Kapitel analysiert eine modifizierte Lizenzauktion, die
profitabler ist als die in der Literatur untersuchten Mechanismen. Bei dieser
Auktion wird eine begrenzte Anzahl Royalty-Verträge (Royalty = mengenab-
hängige Lizenzgebühren) versteigert und die Verlierer der Auktion erhalten
ebenfalls die Option auf Royalty-Verträge.
Kapitel 3 untersucht Innovations-Turniere. Zwei bekannte Mechanismen, das
Festpreis-Turnier und die Scoring-Auktion, werden mit einer Auktion kom-
biniert, in der um die Teilnahme am Turnier geboten wird (entry auction).
Diese Variante wurde in der Literatur vorgeschlagen. Wir charakterisieren
Bayesianische Nash-Gleichgewichte bei denen die beiden Mechanismen zu
gleichartigen Ergebnissen führen.for my family
ivContents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 Allocating R&D Subsidies 3
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Ranking projects vs. ranking allocations . . . . . . . . . . . . 5
1.2.1 Formal statement of the allocation ranking problem . . 6
1.3 Two auction mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.1 Sealed-bid mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3.2 Open, descending-bid mechanism . . . . . . . . . . . . 9
1.3.3 Maximum bid restriction . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.4 An example of an open, descending-bid auction . . . . 10
1.3.5 The nature of the auction problem . . . . . . . . . . . 10
1.4 Monte Carlo simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.5 Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.5.1 Experimental design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.5.2 Exptal procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.6 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.7 Policy recommendations and discussion . . . . . . . . . . . . . 20
2 License Auctions with Royalty Contracts 25
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 The model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Equilibria of the Cournot market and licensing subgames . . . 28
2.4 The optimal mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.1 Pure royalty contracts are not optimal . . . . . . . . . 33
2.4.2 Why it is not optimal to auction k =n licenses . . . . 34
2.4.3 Which royalty rate for losers? . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.4 Why the optimal mechanism reduces to the choice of c¯ 35
2.4.5 Why is it not optimal to “crowd out” losers? . . . . . . 36
2.4.6 Why the proposed mechanism is superior . . . . . . . . 37
2.4.7 Irrelevance of the integer constraint . . . . . . . . . . . 37
2.4.8 Illustration: linear demand . . . . . . . . . . . . . . . . 38
v2.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.5.1 Welfare comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.5.2 Why an auction instead of two-part tariffs? . . . . . . . 40
2.5.3 Can a combinatorial auction do even better? . . . . . . 40
2.5.4 The “chutzpah mechanism” revisited . . . . . . . . . . 41
2.5.5 Bertrand competition and differentiated goods . . . . . 42
2.5.6 Incomplete information . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3 Innovation Tournaments with Entry Auction 45
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2 The model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3 Entry auction and fixed-prize tournament . . . . . . . . . . . 49
3.4 Entry auction, tournament, and scoring auction . . . . . . . . 53
3.5 Example: uniform distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.5.1 Fixed-prize mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.5.2 Scoring-auction mechanism . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.6 Welfare under uniform distribution . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.6.1 First-best benchmark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.6.2 Fixed-prize mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6.3 Scoring-auction mechanism . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.7 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.7.1 Comparison of stage 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.7.2 Social choice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.7.3 A direct procurement mechanism . . . . . . . . . . . . 65
3.7.4 Signaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.7.5 Why not choose n after the entry auction? . . . . . . . 68
3.7.6 Entry fees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.7.7 Bilateral contracts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.9 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.9.1 Order statistics for uniform distribution on (0, 1) . . . 75
3.9.2 Proof that (3.46) is positive . . . . . . . . . . . . . . . 76
Bibliography 79
List of Figures 85
List of Tables 87
viIntroduction
In this dissertation we look at applications of auction mechanisms in the
context of innovation. In three essays, we will see how auctions can be used
in order to award R&D subsidies, how an innovator can profitably sell patent
licenses, andhowaprocurercanemployauctionsinordertoselectinnovators
for a tournament and reward the winner. Thus, in different ways, the use of
auctions can provide incentives that encourage innovation.
1Chapter 1 is joint work with Tim Grebe and Elmar Wolfstetter. It points
out flaws in public R&D subsidy programs as they are currently used in
different countries. These flaws are mainly t