We develop an algorithmic framework to incorporate "ex-ante" constraints on outcomes (that hold only on average) into stateful sequential search with costly inspection. Our framework encompasses the classical Weitzman's Pandora's box [Weitzman, 1979] as well as its extensions to joint Markovian scheduling [Dumitriu et al., 2003; Gittins, 1979], modeling richer processes such as multistage search with multiple layers of inspection. Ex-ante constraints in search are particularly motivated by social considerations in algorithmic hiring, where they adjust outcome distributions to promote equity and access. Building on the optimality of index-based policies in the unconstrained problems, we show that optimal policies under a single ex-ante constraint (e.g., demographic parity) retain an index-based structure but require (i) dual-based adjustments of the indices and (ii) randomization between two such adjustments via a "tie-breaking rule," both easy to compute and economically interpretable. We then extend our results to handle multiple affine constraints by reduction to a variant of the exact Carath\'eodory problem and providing a polynomial-time algorithm to construct an optimal randomized dual-adjusted index-based policy that satisfies all constraints simultaneously. For general affine and convex constraints, we develop a primal-dual algorithm that randomizes over a polynomial number of dual-based adjustments, yielding a near-feasible, near-optimal policy. All these results rely on the key observation that a suitable relaxation of the Lagrange dual function for these constrained problems admits index-based policies akin to those in the unconstrained setting. Finally, through a numerical study, we investigate the implications of various socially aware ex-ante constraints on the utilitarian loss (price of fairness), and examine whether they achieve their intended socially desirable outcomes.


翻译:我们开发了一个算法框架,将关于结果的事前约束(仅在平均意义上成立)纳入具有成本检查的状态化序贯搜索中。我们的框架涵盖了经典的Weitzman潘多拉盒子问题[Weitzman, 1979]及其对联合马尔可夫调度的扩展[Dumitriu et al., 2003; Gittins, 1979],能够对更丰富的过程进行建模,例如具有多层检查的多阶段搜索。搜索中的事前约束尤其受到算法招聘中社会考量的推动,它们通过调整结果分布来促进公平性和可及性。基于无约束问题中基于索引策略的最优性,我们证明了在单一事前约束(如人口统计均等)下的最优策略仍保持基于索引的结构,但需要(i)对索引进行基于对偶的调整,以及(ii)通过“平局决胜规则”在两种此类调整之间进行随机化,这两者都易于计算且具有经济可解释性。随后,我们将结果扩展到处理多个仿射约束,通过归约到精确Carathéodory问题的变体,并提供一个多项式时间算法来构建同时满足所有约束的最优随机化对偶调整索引策略。对于一般的仿射和凸约束,我们开发了一种原始-对偶算法,该算法在多项式数量的对偶调整上进行随机化,从而产生一个近似可行、近似最优的策略。所有这些结果都依赖于一个关键观察:针对这些约束问题的拉格朗日对偶函数的适当松弛允许采用类似于无约束设置中的基于索引的策略。最后,通过一项数值研究,我们探讨了各种具有社会意识的事前约束对功利主义损失(公平代价)的影响,并检验它们是否实现了预期的社会合意结果。

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