Multi-agent learning algorithms have been shown to display complex, unstable behaviours in a wide array of games. In fact, previous works indicate that convergent behaviours are less likely to occur as the total number of agents increases. This seemingly prohibits convergence to stable strategies, such as Nash Equilibria, in games with many players. To make progress towards addressing this challenge we study the Q-Learning Dynamics, a classical model for exploration and exploitation in multi-agent learning. In particular, we study the behaviour of Q-Learning on games where interactions between agents are constrained by a network. We determine a number of sufficient conditions, depending on the game and network structure, which guarantee that agent strategies converge to a unique stable strategy, called the Quantal Response Equilibrium (QRE). Crucially, these sufficient conditions are independent of the total number of agents, allowing for provable convergence in arbitrarily large games. Next, we compare the learned QRE to the underlying NE of the game, by showing that any QRE is an $\epsilon$-approximate Nash Equilibrium. We first provide tight bounds on $\epsilon$ and show how these bounds lead naturally to a centralised scheme for choosing exploration rates, which enables independent learners to learn stable approximate Nash Equilibrium strategies. We validate the method through experiments and demonstrate its effectiveness even in the presence of numerous agents and actions. Through these results, we show that independent learning dynamics may converge to approximate Nash Equilibria, even in the presence of many agents.


翻译:多智能体学习算法已被证明在大量博弈中表现出复杂且不稳定的行为。事实上,先前的研究表明,随着智能体总数增加,收敛行为出现的可能性降低。这似乎阻碍了在多玩家博弈中收敛到稳定策略(如纳什均衡)的可能性。为推进解决这一挑战,我们研究了Q学习动力学——一种多智能体学习中探索与利用的经典模型。具体而言,我们分析了智能体间交互受网络约束的博弈中的Q学习行为,并确定了基于博弈与网络结构的一系列充分条件。这些条件可保证智能体策略收敛至唯一的稳定策略——量化响应均衡(QRE)。关键在于,这些充分条件与智能体总数无关,从而在任意大规模博弈中实现可证明的收敛性。随后,我们通过证明任何QRE都是ε-近似纳什均衡,将学习得到的QRE与博弈的底层NE进行比较:首先给出了ε的紧致边界,并展示这些边界如何自然导向一种集中式探索率选择方案,使独立学习者能掌握稳定的近似纳什均衡策略。我们通过实验验证了该方法,并证明其在包含大量智能体与动作的场景中依然有效。这些结果表明,即使在多智能体环境中,独立学习动力学仍可能收敛至近似纳什均衡。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
43+阅读 · 2024年1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
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
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
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关资讯
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员