We study decentralized learning in two-player zero-sum discounted Markov games where the goal is to design a policy optimization algorithm for either agent satisfying two properties. First, the player does not need to know the policy of the opponent to update its policy. Second, when both players adopt the algorithm, their joint policy converges to a Nash equilibrium of the game. To this end, we construct a meta algorithm, dubbed as $\texttt{Homotopy-PO}$, which provably finds a Nash equilibrium at a global linear rate. In particular, $\texttt{Homotopy-PO}$ interweaves two base algorithms $\texttt{Local-Fast}$ and $\texttt{Global-Slow}$ via homotopy continuation. $\texttt{Local-Fast}$ is an algorithm that enjoys local linear convergence while $\texttt{Global-Slow}$ is an algorithm that converges globally but at a slower sublinear rate. By switching between these two base algorithms, $\texttt{Global-Slow}$ essentially serves as a ``guide'' which identifies a benign neighborhood where $\texttt{Local-Fast}$ enjoys fast convergence. However, since the exact size of such a neighborhood is unknown, we apply a doubling trick to switch between these two base algorithms. The switching scheme is delicately designed so that the aggregated performance of the algorithm is driven by $\texttt{Local-Fast}$. Furthermore, we prove that $\texttt{Local-Fast}$ and $\texttt{Global-Slow}$ can both be instantiated by variants of optimistic gradient descent/ascent (OGDA) method, which is of independent interest.


翻译:我们研究两人零和折扣马尔可夫博弈中的去中心化学习问题,目标是为任意一个智能体设计满足两个性质的政策优化算法。第一,智能体更新其政策时无需知道对手的政策。第二,当两个智能体都采用该算法时,它们的联合政策收敛到博弈的纳什均衡。为此,我们构建了一个元算法,称为$\texttt{Homotopy-PO}$,该算法能全局以线性速率找到纳什均衡。具体地,$\texttt{Homotopy-PO}$通过同伦延拓交织两个基础算法$\texttt{Local-Fast}$和$\texttt{Global-Slow}$。$\texttt{Local-Fast}$是享有局部线性收敛性的算法,而$\texttt{Global-Slow}$是全局收敛但速率较慢的次线性算法。通过在这两个基础算法间切换,$\texttt{Global-Slow}$本质上充当“向导”,识别出$\texttt{Local-Fast}$能快速收敛的良性邻域。然而,由于该邻域的确切大小未知,我们应用倍增技巧来切换这两个基础算法。切换方案精心设计,使得算法的整体性能由$\texttt{Local-Fast}$驱动。此外,我们证明了$\texttt{Local-Fast}$和$\texttt{Global-Slow}$均可由乐观梯度下降/上升(OGDA)方法的变体实例化,这具有独立的研究价值。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
78+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
量化金融强化学习论文集合
专知
14+阅读 · 2019年12月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月25日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
0+阅读 · 7分钟前
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:33
相关VIP内容
专知会员服务
78+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
量化金融强化学习论文集合
专知
14+阅读 · 2019年12月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员