We study the problem of collective tree exploration (CTE) where a team of $k$ agents is tasked to traverse all the edges of an unknown tree as fast as possible, assuming complete communication between the agents. In this paper, we present an algorithm performing collective tree exploration in only $2n/k+O(kD)$ rounds, where $n$ is the number of nodes in the tree, and $D$ is the tree depth. This leads to a competitive ratio of $O(\sqrt{k})$ for collective tree exploration, the first polynomial improvement over the initial $O(k/\log(k))$ ratio of [FGKP06]. Our analysis relies on a game with robots at the leaves of a continuously growing tree, which is presented in a similar manner as the `evolving tree game' of [BCR22], though its analysis and applications differ significantly. This game extends the `tree-mining game' (TM) of [Cos23] and leads to guarantees for an asynchronous extension of collective tree exploration (ACTE). Another surprising consequence of our results is the existence of algorithms $\{A_k\}_{k\in \mathbb{N}}$ for layered tree traversal (LTT) with cost at most $2L/k+O(kD)$, where $L$ is the sum of edge lengths and $D$ is the tree depth. For the case of layered trees of width $w$ and unit edge lengths, our guarantee is thus in $O(\sqrt{w}D)$.


翻译:我们研究集体树探索问题,其中由$k$个智能体组成的团队需在完全通信条件下,尽可能快地遍历一棵未知树的所有边。本文提出一种只需$2n/k+O(kD)$轮即可完成集体树探索的算法,其中$n$为树节点数,$D$为树深度。该算法实现了$O(\sqrt{k})$的竞争比,这是自[FGKP06]中原始$O(k/\log(k))$比值以来的首次多项式改进。我们的分析依赖于一个在持续生长的树叶子节点处进行机器人博弈的模型,其呈现方式与[BCR22]的"演化树博弈"类似,但分析与应用存在显著差异。该博弈扩展了[Cos23]的"树挖掘博弈",并为集体树探索的异步扩展提供了性能保证。另一个令人意外的结果是存在算法族$\{A_k\}_{k\in \mathbb{N}}$用于分层树遍历,其代价不超过$2L/k+O(kD)$,其中$L$为边长度之和,$D$为树深度。对于宽度为$w$且边长为单位长度的分层树,我们的保证为$O(\sqrt{w}D)$。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
1+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
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
0+阅读 · 2023年12月17日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月16日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月15日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月15日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
0+阅读 · 11分钟前
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5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
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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月17日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月16日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月15日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月15日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
1+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
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