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DEEP RESEARCH · 一次資料精読

DPM vs LMSR vs CLOB
予測市場メカニズム ・ 一次資料リサーチ

Pennock 2004 / Hanson 2007 / Chen-Pennock 2010 / Tech Buzz Game 実証 / LS-LMSR / Manifold mechanism 移行履歴 まで原典PDFを精読。
UGCにDPMを採用する場合の学術的根拠と限界を、二次解説に頼らず一次情報で固めた版。

📌 TL;DR

  1. DPM(Pennock 2004)の原論文を入手・精読 — 「3つの良い性質を全て満たすのはDPMだけ」と主張。ただしDPM II(全額再分配)では「正解しても損する可能性」を著者自身が認めている(§5.3)。
  2. LMSR(Hanson 2007)の数式と性質を一次確認 — myopic incentive compatibility・bounded loss = b·log(n)・対数版だけが「local property」を満たす唯一性。
  3. Tech Buzz Game(Pennock運営)はDPM II + share-ratio cost function(L2-norm: C(q)=κ√Σq²)を使用。当初の「money-ratio版」はarbitrage突破され2週間で停止
  4. Manifoldは3メカニズムを試して2回乗り換え。DPM(〜2022/3/15)→ CPMM-1(binary)→ CPMM-2(multi-choice)。DPM廃止理由は「ベット時に確定payoutが分からない」というユーザー苦情。
  5. 業界実装の現在地:Polymarket=CLOB、Augur v2=CLOB(gas理由でLS-LMSR廃止)、Manifold=CPMM、Twitch=Pure Parimutuel、9Lives=DPPM、HSX=Virtual Specialist Technology(1996年〜現在も稼働、30年)。Pure DPM採用の主要運営はほぼ9Livesのみ

目次

  1. Part 1: 一次資料(論文)の精読結果
  2. 1.1 Pennock 2004 — DPM原論文
  3. 1.2 Hanson 2007 — LMSR原論文
  4. 1.3 Chen & Pennock 2010 — survey
  5. 1.4 Tech Buzz Game 実証研究
  6. 1.5 Othman & Sandholm 2011 — LS-LMSR
  7. Part 2: 業界実装の現在地(2025-2026)
  8. 2.1 Manifold — 3メカニズム移行
  9. 2.2 9Lives — 現役のDPM実装
  10. 2.3 Polymarket — CLOB
  11. 2.4 Augur — LSLMSR→CLOB後退
  12. 2.5 Twitch — Pure Parimutuel
  13. 2.6 HSX — 30年生き残った最古
  14. Part 3: ミライマUGCへの示唆
  15. Part 4: 参照ソース一覧

Part 1: 一次資料(論文)の精読結果

1.1 Pennock (2004) — DPM原論文 完全精読

タイトル
A Dynamic Pari-Mutuel Market for Hedging, Wagering, and Information Aggregation
著者
David M. Pennock(Yahoo! Research Labs)
発表
EC'04(5th ACM Conference on Electronic Commerce), May 17–20, 2004
DOI
10.1145/988772.988799
直リンク
dpennock.com PDF / Wayback Machine

核心の主張(§3.2)

"To my knowledge, a DPM is the only known mechanism for hedging and speculating that exhibits all three of the following properties: (1) guaranteed liquidity, (2) no risk for the market institution, and (3) continuous incorporation of information. A standard pari-mutuel fails (3). A CDA fails (1). A CDAwMM, the bookmaker mechanism, and an MSR all fail (2)." — Pennock 2004, §3.2
機構 (1) 流動性 (2) 運営risk無 (3) 情報連続反映
Pari-mutuel
CDA
CDAwMM / Bookmaker
MSR (LMSR)△ bounded
DPM

2つの DPM variant

種別 再分配ルール 払戻 P_i Market probability
DPM I 勝者の元金は返金、負け金のみ再分配 P₁ = M₂ / N₁ MPr(A) = M₁N₁ / (M₁N₁ + M₂N₂)
DPM II 全額(勝者元金含む)再分配 P₁ = T / N₁ MPr(A) = √(M₁N₁) / (√(M₁N₁) + √(M₂N₂))

M₁=YESに賭けられた金額、N₁=YES発行株数、T=M₁+M₂

critical assumption — Pennock自身が証明できていない(§4.1, eq.3)

"We make a critical assumption in order to greatly simplify the analysis; we assume that E[P₁|A] = P₁. ... I conjecture that there are reasonable market efficiency conditions under which assumption (3) is true, though I have not been able to prove that it arises naturally from rational trading." — Pennock 2004, §4.1

つまりPennock自身が「真の確率を表出する根拠を証明できていない」と認めている。これがDPMが LMSR に学術的に劣る根本原因。

DPM II の「正解しても損する」問題(§5.3)

"Because initial prices paid are not refunded for winning bets, there is a chance that, if prices swing wildly enough, a wager on the correct outcome might actually lose money. Traders must be aware that if they buy in at an excessively high price that later tumbles allowing many others to get in at a much lower price, they may lose money in the end regardless of the outcome." — Pennock 2004, §5.3

→ これがManifoldが2022年3月にDPMを廃止した直接の原因。

売却の制約(§7)

"While there is always a market maker willing to accept buy orders, there is not a market maker accepting sell orders, and thus no guaranteed liquidity for selling: instead, selling is accomplished via a standard CDA mechanism." — Pennock 2004, §7

1.2 Hanson (2007) — LMSR原論文 完全精読

タイトル
Logarithmic Market Scoring Rules for Modular Combinatorial Information Aggregation
著者
Robin Hanson(GMU Economics)
発表
The Journal of Prediction Markets, vol. 1(1), 2007(元原稿2002年1月)
直リンク
hanson.gmu.edu PDF

Logarithmic Scoring Rule

s_i(r) = a_i + b · log(r_i)

LMSR price function

m_i(x) = exp((-a_i - x_i) / b) / Σ_j exp((-a_j - x_j) / b)

Cost function(一般化形)

C(q) = b · log(Σ_i exp(q_i / b))

Worst-case loss bound

"For the logarithmic scoring rule, this maximum expected payment is the entropy, −b·Σ_i π_i log(π_i), of the initial distribution π." — Hanson 2007, "Costs of Market Scoring Rules"

最大損失 = b · log(I)(I = outcome数、初期 uniform の場合)

唯一性の定理(Theorem 2)

"For I ≥ 3, if y_i = 0 for i ∉ {j, k} implies q_i = 0 for i ∉ {j, k}, the rule is logarithmic." — Hanson 2007, Theorem 2

対数版だけが「条件付確率の不変性」を満たす唯一の rule。「AをBの条件下で賭ける時、p(B)が変化しないでほしい」という性質を保証するのは log のみ。これがLMSRが「事実上の標準」になった数学的根拠。

Pari-mutuelとの差別化(Introduction)

"Simple scoring rules do not induce different individuals to form common estimates, while simple betting markets cannot create price estimates unless several people coordinate to bet on the same event, and it typically seems irrational to participate. Market scoring rules, in contrast, act like simple scoring rules when one person estimates an event once, yet can also act like a subsidized betting market with which many people can and rationally should repeatedly interact to produce a common estimate." — Hanson 2007, Introduction

1.3 Chen & Pennock (2010) — survey論文 精読

タイトル
Designing Markets for Prediction
著者
Yiling Chen(Harvard), David M. Pennock(Yahoo! Research)
発表
AI Magazine 31(4): 42-52, 2010
DOI
10.1609/aimag.v31i4.2313
直リンク
Harvard DASH PDF

「LMSRが事実上の標準」

"LMSR has become the de facto market maker mechanism for prediction markets. It is used by many companies including Inkling Markets, Consensus Point, Yahoo! and Microsoft." — Chen & Pennock 2010

LMSRのbの問題(Pennock自身執筆)

"Setting the value of b, often called the liquidity parameter, in LMSR is more art than science in practice. ... If b is too small, the price of a contract changes dramatically after a small number of shares is traded. If b is too large, the price of a contract barely moves even with a large volume of trades." — Chen & Pennock 2010

myopic incentive compatibility 定義

"Market scoring rules and most cost function based market makers are myopically incentive compatible – a risk-neutral agent will report its probability truthfully if it only participates once. But because an agent can potentially influence other agents by its trading action and can trade more than once, a forward-looking agent may lie about its information to mislead other agents ('bluff') with the hope to obtain greater profit by correcting their mistakes later." — Chen & Pennock 2010

DPMのbounded loss

"For DPM, the loss of the market maker is bounded by its initial subsidy as the market is parimutuel." — Chen & Pennock 2010

survey内のDPM数式(L2-norm版)

C(q) = √(Σ q_j²)
p_i(q) = q_i / √(Σ q_j²)
o_i(q^f) = C(q^f) / q_i^f      (winning payout)

→ surveyは L2-norm DPM を「DPMの commonly used 形」として紹介。Tech Buzz Game でも L2-norm DPM が採用された。

1.4 Chen, Pennock, Kasturi (2008) — Tech Buzz Game 実証研究 完全精読

タイトル
An Empirical Study of Dynamic Pari-mutuel Markets: Evidence from the Tech Buzz Game
著者
Yiling Chen, David M. Pennock, Tejaswi Kasturi
直リンク
Harvard PDF

運営期間

  • Phase 1(contest): March 15, 2005 – July 29, 2005(17週)
  • Phase 2(non-contest): August 22, 2005 – January 27, 2006(22週)
  • 47 markets / 305 stocks(Phase 1)

致命的な事件 — money-ratio版が2週間で破綻

"The contest period initially used the DPM money-ratio price function ... However, this price function is not arbitrage-free. The arbitrage opportunities were exploited by market participants in the second week of the contest, causing prices of all stocks in some markets quickly drop toward zero. The contest was paused and reopened on April 1, 2005 with the share-ratio price function defined in (2), which is arbitrage-free." — Chen, Pennock, Kasturi 2008

share-ratio版 = L2-norm DPM の数式

C(q) = κ · √(Σ q_j²)              (cost function)
p_i(q) = κ · q_i / √(Σ q_j²)        (price function)
π_i(q) = q_i² / Σ q_j²              (market probability)
o_i(q^f) = κ · √(Σ q_j²) / q_i^f    (winning payout)

運営最大損失

"A trader who wagers on the correct outcome is guaranteed non-negative profit in DPM, because p_i is always less than or equal to κ and o_i is always greater than or equal to κ for the true outcome. ... the market maker's loss is at most C(q^0) whichever outcome is realized." — Chen, Pennock, Kasturi 2008

→ ミライマで言うと、初期seed q^0 が小さければ運営損失は実質ゼロにできる。

予測精度(Phase 1 cash-out直前)

絶対誤差 |b̂_i − b^f_i| stocks数
[0, 10)162(53%)
[10, 20)53
[20, 30)32
[30, 40)21
[40, 50)16
[50, 100]21

→ 305 stocks中 162 (53%) が誤差10未満。中程度の予測力

🚨 最大の現実問題:Sybil攻撃で巨額の不正利益

カテゴリ 人数 平均純利益
Dishonest(複数アカSybil)175+$68,567
Other(正直な人間)4,644−$661
Robot(ランダム)100−$11,615

Sybil攻撃の成立メカニズム:「accounts A and B 開設、A→Bへ price推進buy、B→Aへ売却で価格上げsell」を繰り返すと、価格動的調整によって money 移転が成立する。

ミライマ含意:DPM は本質的に bot/Sybil による self-pumping が起きやすい構造。ミライマで bot 検出を強化する必要性が裏付けられた(既に v4.1 ルール導入済み)。

1.5 Othman & Sandholm (2011) — LS-LMSR 一般化論文 精読

タイトル
Liquidity-Sensitive Automated Market Makers via Homogeneous Risk Measures
著者
Abraham Othman, Tuomas Sandholm(CMU)
発表
WINE 2011
直リンク
CMU PDF

OPRS(= LS-LMSR / Augur原型)数式

b(x) = α · Σ x_i             (liquidity parameter, dynamic)
C(x) = b(x) · log(Σ exp(x_i / b(x)))

LMSRからの本質的変更点

"Unlike the LMSR, the OPRS is only defined over the non-negative orthant ... Also unlike the LMSR, the sum of prices in the OPRS is always greater than 1." — Othman & Sandholm 2011

価格合計 > 1 = 「vigorish(運営手数料)」が built-in。typical values: 1〜20%

bounded loss性質

LS-LMSR は bounded loss を維持。ただし「初期 liquidity」のみ bounded、最大 liquidity は unbounded(参加者が拠出するため)。

Part 2: 業界実装の現在地(2025-2026)

2.1 Manifold Markets — 3メカニズムを試して2回乗り換え

〜 2022/3/15
DPM(dynamic parimutuel) 廃止
「ベット時に確定 payout が分からない」「正解しても2.1xしか戻らない(4-5x期待)」というユーザー苦情で廃止
2022/3/15 〜
CPMM-1(binary) 現役
k = y^p · n^(1-p) の修正CPMM。subsidy全額をreserve poolに割り当て可能
Multi-choice 試行1
DPM一般化 廃止
「fixed payouts無し・no を買えない」
Multi-choice 試行2
n-outcome CPMM 廃止
「極端な確率になると liquidity が薄く広がる」
現在
CPMM-2(linked just-in-time arbitrage) 現役
multi-choice market で probabilities が常に 100% に正規化される設計

Manifold blogの公式声明

"You don't know what your payout is going to be at the time you place your bet. Worse, that payout can be much lower than the odds that you should be getting at the time you place your bet." Manifold blog "Above the Fold: Market Mechanics"

Zielnicki blog の Manifold DPM 数学批判

"Alice expects a 4x-5x return based on moving odds from 20% to 25%, but ultimately receives only 2.1x." Kevin Zielnicki, 2022/2/17

現在のCPMM数式

k = y^p · n^(1-p)

(y=YES pool、n=NO pool、p=initial probability)

→ 「Pennock の DPM II が予言した『正解しても損する』問題」が Manifold で実証され、市場 mechanism として捨てられた。

2.2 9Lives — 現役のDPM実装 稼働中

メカニズム

  • DPPM(Dynamic Parimutuel Prediction Market)+ CPMM切替式
  • Arbitrum Stylus(Rust製スマコン、10x安いgas)
  • "Ninetails" component: 「earlier buyers receive boosted shares that entitle them to a larger portion of the losing side's funds」— 早期参加者にshareブースト
  • ⚠️ DPPMモードでは売却不可: "No selling/burning of shares – positions are held until resolution"
  • Vault structure: 初期 liquidity を Vault から借り、resolution で fee で返済

数式

Share prices = ratio of funds invested。具体的な multiplier 曲線は公開ドキュメントには無し(実装は trading_dppm.rs の中)。

→ Tech Buzz Game の L2-norm DPM そのまま + 早期参加ブースト。Manifoldが捨てた DPM を crypto版で復活させた格好

9Lives docs / GitHub

2.3 Polymarket — CLOB on Polygon 稼働中

  • Central Limit Order Book on Polygon blockchain
  • off-chain matching + on-chain settlement
  • Maker rebate + taker fee モデル
  • 2025年 batch order endpoint を 5→15 に拡張

DPM/LMSR どちらでもなく、伝統的 CLOB(NASDAQ/NYSE型)。dApp 化に最適化。

Polymarket CLOB Docs

2.4 Augur — LSLMSR から CLOB へ後退 v2稼働中

"Augur originally was LMSR or LS-LMSR based but it is no longer using LMSR or LS-LMSR due to gas costs. ... In Augur V2, it was updated to an on-chain orderbook powered by 0x Mesh and in the meantime, it uses CF instead of CAD trading mechanism for price determination." — Decentralized Prediction Markets report (Roughgarden FoB seminar)

教訓: 学術的に最強の LMSR/LS-LMSR でも、実装コスト(gas)に負けて CLOB に逃げた

2.5 Twitch Channel Points Predictions — Pure Pari-mutuel 稼働中

  • 2-10 outcomes
  • ベット範囲:10 〜 250,000 points
  • 価格関数なし、pool ratio による payout のみ
  • 「33%/67% split → 3:1 / 1.5:1 payout」
  • 12 regions(Australia, Brazil, Quebec, Korea, Singapore, Sweden, Turkey, Denmark, Luxembourg, Philippines, Poland, Netherlands)で betting 無効化(gambling 規制対応)

DPM ですらない、Pure Parimutuel。「価格発見」を完全に放棄して、pool ratio のみ表示。

Twitch Help

2.6 HSX (Hollywood Stock Exchange) — 30年生き残った最古の play-money 市場 稼働中

  • 1996年創業(Max Keiser & Michael Burns)
  • 1999年「Virtual Specialist Technology」US patent 5950176 取得
  • 2001年 Cantor Fitzgerald が買収
  • 現在も hsx.com で稼働
  • 2007年 Oscar 予測:39 nominees中 32(82%)、top-category 8 winners中 7(87.5%)的中

メカニズム: "Virtual Specialist Technology" は automated market maker系(CDA派生)。LMSRやDPMとは独立に開発された patented system。

play-money market が 30年機能しているという生存実例。学術的議論を超えて「実装が続いていれば成立する」証拠。

Part 3: ミライマUGCにDPMを採用する場合の学術的根拠と限界

3.1 採用根拠(一次資料で確認済み)

  1. 運営損失上限が初期 seed のみ(Chen-Pennock 2010 surveyに明記)
    "For DPM, the loss of the market maker is bounded by its initial subsidy as the market is parimutuel."
  2. 無限の流動性(Pennock 2004 §3.2)— creator や運営が「ペアを揃える」必要がない、1人目から bet 可能
  3. 連続的な情報反映(Pennock 2004 §3.2)— pari-mutuel と異なり「最終時点で待つ disincentive」がない
  4. 「正解は最低 break-even 保証」(DPM I / L2版)— payoff o_i ≥ κ ≥ p_i

3.2 限界(一次資料で明示された懸念)

  1. 真の確率を表出する根拠が証明されていない(Pennock 2004 §4.1)
    "I have not been able to prove that it arises naturally from rational trading."
    DPMの市場価格は noisy probability estimator にとどまる。LMSRが strict proper scoring rule であるのに対し、DPMはそうではない。
  2. 「正解しても損する」可能性(DPM II 全額再分配)(Pennock 2004 §5.3)
    "If prices swing wildly enough, a wager on the correct outcome might actually lose money."
    Manifold が 2022/3/15 にDPM廃止した直接原因。ミライマの「正解=確定利益」UX原則と直接矛盾。
  3. Sybil 攻撃が実証されている(Tech Buzz Game 実証)
    • 175 dishonest accounts が平均 $68,567 利益(正直traderは平均 −$661)
    • ミライマでも bot 検出を強化する必要(既に v4.1 ルール導入済み)
  4. 売却機構が CDA 経由(Pennock 2004 §7)— market maker は買いだけ受け付け、売りは他trader相手のCDAマッチが必要。9Lives の DPPM モードでは「売却そのものを禁止」する設計。

3.3 ミライマ採用時の推奨

share-ratio L2-norm DPM(Tech Buzz Game / 9Lives 版)を採用

C(q) = κ · √(qY² + qN²)
p_i(q) = κ · q_i / √(qY² + qN²)
π_i(q) = q_i² / (qY² + qN²)
payout o_i = κ · √(qY² + qN²) / q_i  (winning outcome)
理由
初期 seed
Sybil対策(必須)

3.4 LMSR/LS-LMSR を UGC で使わない理由(一次資料根拠)

機構 運営loss UGC適合 一次根拠
LMSRb·log(n) per marketHanson 2007: 「subsidy が必要」と明記
LS-LMSRinitial b のみ boundedOthman 2011: 「α tuning is not prescriptive」
DPM (L2)initial seed のみChen-Pennock 2010: 「bounded by initial subsidy」
Pure parimutuel0
(だが価格発見なし)
Twitch 実装
CLOB0
(matching必須)
Polymarket 実装、UGCには不向き

結論: ミライマUGCには L2-norm DPM が学術的・実装的に最適解。LMSRは運営市場(既存b=61)専用継続、UGCには使わない。

3.5 残る Open Question

"Random walk conjecture. The most important question mark in my mind is whether the random walk assumption (3) can be proven under reasonable market efficiency conditions and, if not, how severely it effects the practicality of the system."

"Incentive analysis. Formally, what are the incentives for traders to act on new information and when?" — Pennock 2004, §9 "Future Work"

22年経過した今も未解決。ミライマでは「実用上機能すれば良い」立場で進めるのが現実的(HSXが30年機能している実績がそれを支える)。

Part 4: 参照ソース一覧

💾 ローカル保存PDF(リサーチ中ダウンロード)

/tmp/dpm_research/
├── pennock_orig.pdf          (Pennock 2004 DPM原論文 138KB)
├── hanson_mktscore.pdf       (Hanson 2007 LMSR 149KB)
├── hanson_combobet.pdf       (Hanson 2003 137KB)
├── pennock_dpm_v2.pdf        (Tech Buzz Game empirical 147KB)
├── chen_pennock_survey.pdf   (Chen-Pennock 2010 survey 253KB)
├── othman_lslmsr.pdf         (Othman-Sandholm 2011 165KB)
├── othman_practical.pdf      (Practical LS-LMSR 2.5MB)
└── decentralized_pm.pdf      (Roughgarden FoB seminar 1.6MB)

各 .txt 変換済み(pdftotext)も同フォルダにあり、grep で再検索可能。