Many strategic decision-making problems, such as environment design for warehouse robots, can be naturally formulated as bi-level reinforcement learning (RL), where a leader agent optimizes its objective while a follower solves a Markov decision process (MDP) conditioned on the leader's decisions. In many situations, a fundamental challenge arises when the leader cannot intervene in the follower's optimization process; it can only observe the optimization outcome. We address this decentralized setting by deriving the hypergradient of the leader's objective, i.e., the gradient of the leader's strategy that accounts for changes in the follower's optimal policy. Unlike prior hypergradient-based methods that require extensive data for repeated state visits or rely on gradient estimators whose complexity can increase substantially with the high-dimensional leader's decision space, we leverage the Boltzmann covariance trick to derive an alternative hypergradient formulation. This enables efficient hypergradient estimation solely from interaction samples, even when the leader's decision space is high-dimensional. Additionally, to our knowledge, this is the first method that enables hypergradient-based optimization for 2-player Markov games in decentralized settings. Experiments highlight the impact of hypergradient updates and demonstrate our method's effectiveness in both discrete and continuous state tasks.


翻译:许多战略决策问题(如仓库机器人的环境设计)可自然建模为双层强化学习(bi-level reinforcement learning, RL),其中领导者智能体优化其目标,而跟随者求解依赖于领导者决策的马尔可夫决策过程(Markov decision process, MDP)。在许多场景中,一个根本性挑战在于领导者无法干预跟随者的优化过程,仅能观测优化结果。我们通过推导领导者目标的超梯度(即考虑跟随者最优策略变化的领导者策略梯度)来解决这种去中心化设置。与既往依赖于重复状态访问需大量数据的超梯度方法,或梯度估计器复杂度随领导者高维决策空间显著增长的方法不同,我们利用玻尔兹曼协方差技巧推导出替代性超梯度公式。这使得即便在领导者决策空间高维的场景中,仅通过交互样本即可高效估计超梯度。此外,据我们所知,这是首个在去中心化设置下实现双人马尔可夫博弈中超梯度优化方法。实验凸显了超梯度更新的影响,并证明该方法在离散与连续状态任务中的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

面向大语言模型的智能体化强化学习图景:综述
专知会员服务
57+阅读 · 2025年9月3日
基于模型的强化学习综述
专知会员服务
48+阅读 · 2023年1月9日
【MIT博士论文】数据高效强化学习,176页pdf
专知会员服务
90+阅读 · 2022年7月11日
「基于通信的多智能体强化学习」 进展综述
基于模型的强化学习综述
专知
42+阅读 · 2022年7月13日
【MIT博士论文】数据高效强化学习,176页pdf
【综述】多智能体强化学习算法理论研究
深度强化学习实验室
18+阅读 · 2020年9月9日
PlaNet 简介:用于强化学习的深度规划网络
谷歌开发者
13+阅读 · 2019年3月16日
548页MIT强化学习教程,收藏备用【PDF下载】
机器学习算法与Python学习
17+阅读 · 2018年10月11日
【强化学习】强化学习+深度学习=人工智能
产业智能官
55+阅读 · 2017年8月11日
国家自然科学基金
44+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
4+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
5+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
4+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
7+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
10+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
5+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
10+阅读 · 9月21日
相关资讯
「基于通信的多智能体强化学习」 进展综述
基于模型的强化学习综述
专知
42+阅读 · 2022年7月13日
【MIT博士论文】数据高效强化学习,176页pdf
【综述】多智能体强化学习算法理论研究
深度强化学习实验室
18+阅读 · 2020年9月9日
PlaNet 简介:用于强化学习的深度规划网络
谷歌开发者
13+阅读 · 2019年3月16日
548页MIT强化学习教程,收藏备用【PDF下载】
机器学习算法与Python学习
17+阅读 · 2018年10月11日
【强化学习】强化学习+深度学习=人工智能
产业智能官
55+阅读 · 2017年8月11日
相关基金
国家自然科学基金
44+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员