科研选题是科技工作首先需要解决的问题。国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）高度重视科学问题凝练工作，先后实施了明确资助导向、完善面向科学前沿和国家重大需求的科学问题凝练机制等一系列改革举措。为了通过总结和宣传我国科学家凝练科学问题的成功经验，从理念和方法上给科研人员以启迪和信心，引导科技界更加自觉地探索和运用科学方法不断提升凝练科学问题的能力和水平，自然科学基金委组织开展凝练科学问题案例编写工作。

案例以科研人员发现问题、凝练方向、奋勇攀登的心路历程为主线，由自然科学基金委各科学部工作人员依据科研人员工作实践调研总结形成，并通过小同行审读、大同行评阅的方式，进一步提升科学性和可读性，形成了凝练科学问题案例共81个。以下是案例之一，供参考。

资源分配中的虚拟价格机制

凝练科学问题的过程及意义

1. 科学问题的探索过程

古典经济学理论主张以价格机制来解决资源的最优分配问题。市场常常被称作“看不见的手”，以价格作为反映资源稀缺性的信号，指导市场参与者在自利的动机下在各个生产和消费领域间调度资源，从而实现资源的最优分配。该理论反对政府或其他组织以计划的方式干预市场，同时也限制了价格机制的应用范围。在现实生活中很容易找到由于各种各样的原因不允许买卖资源的环境，因此不能使用价格机制来解决这些环境中的资源分配问题。在这些环境中很自然地需要某个机构来组织市场，并以计划的方式来分配资源。经济学中最近兴起的市场设计理论就是研究如何在这些环境中设计最优的分配机制。

设计最优分配机制来解决上述问题常常遇到三个困难。首先，难以掌握市场参与者的真实偏好和需求信息，而掌握这些信息是寻找和实现资源最优分配的前提。一方面，在很多分配问题中参与者的偏好和需求信息过于复杂，以至于参与者缺少表达完整偏好的能力；另一方面，当分配机制不满足激励相容性时，参与者常常有动机掩饰和谎报自己的真实需求。其次，在很多分配问题中，制度环境常常对资源分配过程和结果施加了各种复杂的约束条件。这时就很难设计出一个既满足复杂约束条件，又同时实现公平性和有效性的分配机制。最后，复杂的约束条件常常需要复杂的分配机制来解决，但是复杂的机制常常不具有实用性，参与者难以理解。这三个困难就成了市场设计理论和应用研究中反复出现的难点。

为解决上述难点，受到文献和现实两方面的启发，我们提出如下科学问题：能否借助古典经济学中的价格机制思想，使用虚拟的价格机制来解决上述复杂约束条件下的分配问题，即市场组织者向参与者分配一定数量的虚拟货币，对资源进行虚拟定价，让参与者使用虚拟货币购买他们想要的资源。这里的虚拟货币的数量是受市场组织者调控的，并且只在当前的分配问题中具有价值。

2. 解决本科学问题面临的困难

虚拟的价格机制可以解决上述的第一和第三个难点：参与者在面临给定的资源价格时，只需要按自己的真实偏好通过购买行为来表达需求，不需要向市场组织者报出完整的偏好和需求信息；同时价格机制对于参与者而言简单易懂，与日常生活中的其他市场相似。但是，如何设计虚拟价格机制还面临两个重要的困难。首先，如何设计定价体系来解决上述的第二个难点，即既满足各种复杂的约束条件，又同时实现公平性和有效性。简单地模仿古典经济学理论对资源直接定价，将无法满足各种复杂的约束条件。从方法上来说，各种约束条件都可以分成两类：最大额约束和最小额约束。最大额约束可以通过提高资源定价限制参与者的消费来满足。但如何满足最小额约束一直是相关领域中的难点。其次，因为虚拟货币对参与者而言没有真实的价值，所以市场均衡是否存在是未知的，不能使用古典经济学理论来证明均衡的存在性。

3. 研究本科学问题过程中的创新点

在解决上述问题时，我们主要进行了两方面的创新。第一，我们提出了一个处理约束条件的新方法。约束条件下的最优分配问题在市场设计领域中已经有了很多研究。但是过去的研究都是从约束条件的具体形式出发来设计解决机制。当约束条件的形式越复杂时，解决的难度也会越大。同时，当约束条件改变形式时，就需要不同的机制来解决。我们跳出了对约束条件具体形式的研究，直接研究满足约束条件的可行性分配集合的几何形状。当约束条件的形式发生改变时，只要可行性分配集合的几何形状不变，我们的处理方法就不变。第二，我们提出了对约束条件定价的新方法。通过调节约束条件的价格，我们可以使分配结果满足各种约束条件，无论其复杂程度如何。在我们的框架下，古典经济学理论中的对资源定价可以看作对资源的供给约束条件进行定价，是我们的方法的特例。

4. 研究本科学问题的意义

首先，本研究在理论层面有重要创新，填补了相关空白。古典经济学理论中的价格机制是现代市场经济的基础。大量经济学研究从不同角度论证了价格机制的优越性。市场设计理论作为新兴的经济学研究领域，常常强调非价格机制的作用。本研究通过将价格机制拓展到市场设计理论，填补了古典经济学和市场设计间的沟壑。

其次，本研究中提出的处理约束条件的新方法为后续市场设计研究提供了新思路。如上面所述，已有研究常常拘泥于约束条件的具体形式，难以处理复杂的约束条件。通过抓住可行性分配集合的几何形状，绕过约束条件的具体形式，可以简化分析过程，为解决更多的问题铺平道路。

最后，本研究提出的虚拟价格机制在多个实际问题中都有潜在的应用价值。例如，在疫情期间政府分配医疗物资时，每个地区和医院都有动机夸大需求。使用虚拟价格机制可以让每个地区和医院自主选择最紧缺的物资，从而实现物资的有效分配。

案例点评

新古典经济学主张以市场价格机制来优化配置稀缺资源，这是所有市场化导向的改革的理论基础，也是传统市场采取的主流分配机制。但是，在现实生活中，由于外部性、市场发育不完善、社会文化的约束等原因，价格机制与货币交换很难甚至不被允许参与到资源配置的过程之中，例如稀缺医疗分配、学校录取等。因此，在这类资源分配的过程中必须由某个组织介入，并设计合理的资源分配规则，这便是“市场设计”问题的现实背景。

不同于现有文献的处理思路，拟开展的研究创新性地提出，通过向市场参与方发放虚拟货币、引入虚拟价格机制，来对非买卖情形下的资源进行配置。这一方案至少具有两个方面的明显优势：一是规避了在资源配置分析中市场参与人复杂多变的偏好需求和制度环境约束这两方面建模的困难。市场参与人在虚拟环境中会基于自身偏好需求和环境约束来最大化自身利益，虚拟价格机制自然地将这两类建模难点反映出来。二是虚拟价格价值具有易实行、易纠错的特点。虚拟价格是现实价格的一个镜像，很容易实行。此外，这种方法创新性地简化了对复杂约束条件的处理方式，即使用约束条件的几何形状对问题进行分析；同时，通过对约束条件定价，而非对资源定价，具有更强的普适性。总的来看，该研究对于“非自由买卖情景下，如何设计最优的资源配置”的问题，有着重要的理论和现实价值。