Multi-agent reinforcement learning (MARL) methods often suffer from high sample complexity, limiting their use in real-world problems where data is sparse or expensive to collect. Although latent-variable world models have been employed to address this issue by generating abundant synthetic data for MARL training, most of these models cannot encode vital global information available during training into their latent states, which hampers learning efficiency. The few exceptions that incorporate global information assume centralized execution of their learned policies, which is impractical in many applications with partial observability. We propose a novel model-based MARL algorithm, MABL (Multi-Agent Bi-Level world model), that learns a bi-level latent-variable world model from high-dimensional inputs. Unlike existing models, MABL is capable of encoding essential global information into the latent states during training while guaranteeing the decentralized execution of learned policies. For each agent, MABL learns a global latent state at the upper level, which is used to inform the learning of an agent latent state at the lower level. During execution, agents exclusively use lower-level latent states and act independently. Crucially, MABL can be combined with any model-free MARL algorithm for policy learning. In our empirical evaluation with complex discrete and continuous multi-agent tasks including SMAC, Flatland, and MAMuJoCo, MABL surpasses SOTA multi-agent latent-variable world models in both sample efficiency and overall performance.


翻译:多智能体强化学习方法常受高样本复杂度的困扰,限制了其在数据稀疏或采集成本高昂的现实问题中的应用。尽管潜变量世界模型已通过生成丰富的合成数据用于多智能体强化学习训练来解决该问题,但多数模型无法将训练过程中可获取的关键全局信息编码至其潜状态中,这阻碍了学习效率的提升。少数能够整合全局信息的模型假设所学策略的集中式执行,这在许多部分可观测的应用场景中难以实现。我们提出一种新颖的基于模型的多智能体强化学习算法MABL(多智能体双层级世界模型),该算法从高维输入中学习双层级潜变量世界模型。与现有模型不同,MABL能够在训练过程中将关键全局信息编码至潜状态,同时保证所学策略的分散式执行。对于每个智能体,MABL在上层学习一个全局潜状态,用于指导下层智能体潜状态的学习。执行过程中,智能体仅使用下层潜状态并独立行动。关键在于,MABL可与任意无模型多智能体强化学习算法结合进行策略学习。在包含SMAC、Flatland和MAMuJoCo的复杂离散与连续多智能体任务的实证评估中,MABL在样本效率与整体性能上均超越了最先进的多智能体潜变量世界模型。

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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
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
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
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
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
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
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
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
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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员