When agents swarm to execute a mission, some of them frequently exhibit sudden failure, as observed from the command base. It is generally difficult to determine whether a failure is caused by actuators (hypothesis, $h_a$) or sensors (hypothesis, $h_s$) by solely relying on the communication between the command base and concerning agent. However, by instigating collusion between the agents, the cause of failure can be identified; in other words, we expect to detect corresponding displacements for $h_a$ but not for $h_s$. In this study, we considered the question as to whether artificial intelligence can autonomously generate an action plan $\boldsymbol{g}$ to pinpoint the cause as aforedescribed. Because the expected response to $\boldsymbol{g}$ generally depends upon the adopted hypothesis [let the difference be denoted by $D(\boldsymbol{g})$], a formulation that uses $D\left(\boldsymbol{g}\right)$ to pinpoint the cause can be made. Although a $\boldsymbol{g}^*$ that maximizes $D(\boldsymbol{g})$ would be a suitable action plan for this task, such an optimization is difficult to achieve using the conventional gradient method, as $D(\boldsymbol{g})$ becomes nonzero in rare events such as collisions with other agents, and most swarm actions $\boldsymbol{g}$ give $D(\boldsymbol{g})=0$. In other words, throughout almost the entire space of $\boldsymbol{g}$, $D(\boldsymbol{g})$ has zero gradient, and the gradient method is not applicable. To overcome this problem, we formulated an action plan using Q-table reinforcement learning. Surprisingly, the optimal action plan generated via reinforcement learning presented a human-like solution to pinpoint the problem by colliding other agents with the failed agent. Using this simple prototype, we demonstrated the potential of applying Q-table reinforcement learning methods to plan autonomous actions to pinpoint the causes of failure.


翻译:当智能体群体执行任务时,从指挥基地观察到其中部分智能体常会突然出现故障。仅依靠指挥基地与相关智能体之间的通信,通常难以判断故障是由执行器(假设$h_a$)还是传感器(假设$h_s$)引起的。然而,通过引发智能体间的协同配合,可以识别故障原因;换言之,对于$h_a$,我们预期能检测到相应的位移,而对于$h_s$则不会。本研究探讨了人工智能能否自主生成行动计划$\boldsymbol{g}$以按上述方式定位故障原因。由于对$\boldsymbol{g}$的预期响应通常取决于所采用的假设(设其差异为$D(\boldsymbol{g})$),因此可以构建利用$D(\boldsymbol{g})$定位故障原因的数学表达。虽然最大化$D(\boldsymbol{g})$的$\boldsymbol{g}^*$是适合此任务的行动计划,但此类优化难以通过传统梯度方法实现,因为$D(\boldsymbol{g})$仅在罕见事件(如与其他智能体碰撞)中非零,且大多数群体行动$\boldsymbol{g}$都导致$D(\boldsymbol{g})=0$。换言之,在$\boldsymbol{g}$的几乎整个空间内,$D(\boldsymbol{g})$的梯度为零,梯度方法不适用。为解决此问题,我们使用Q表强化学习制定了行动计划。令人惊讶的是,通过强化学习生成的最优行动计划展现出了类人解决方案——通过让其他智能体与故障智能体碰撞来定位问题。通过这一简单原型,我们展示了应用Q表强化学习方法规划自主行动以定位故障原因的潜力。

1
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2022】面向多标签分类的端到端概率标签特征学习
专知会员服务
32+阅读 · 2022年1月27日
专知会员服务
39+阅读 · 2021年6月13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
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25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
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
0+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
1+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
相关VIP内容
【AAAI2022】面向多标签分类的端到端概率标签特征学习
专知会员服务
32+阅读 · 2022年1月27日
专知会员服务
39+阅读 · 2021年6月13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
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25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
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
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
0+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员