We study a decentralized multi-agent multi-armed bandit problem in which multiple clients are connected by time dependent random graphs provided by an environment. The reward distributions of each arm vary across clients and rewards are generated independently over time by an environment based on distributions that include both sub-exponential and sub-gaussian distributions. Each client pulls an arm and communicates with neighbors based on the graph provided by the environment. The goal is to minimize the overall regret of the entire system through collaborations. To this end, we introduce a novel algorithmic framework, which first provides robust simulation methods for generating random graphs using rapidly mixing Markov chains or the random graph model, and then combines an averaging-based consensus approach with a newly proposed weighting technique and the upper confidence bound to deliver a UCB-type solution. Our algorithms account for the randomness in the graphs, removing the conventional doubly stochasticity assumption, and only require the knowledge of the number of clients at initialization. We derive optimal instance-dependent regret upper bounds of order $\log{T}$ in both sub-gaussian and sub-exponential environments, and a nearly optimal mean-gap independent regret upper bound of order $\sqrt{T}\log T$ up to a $\log T$ factor. Importantly, our regret bounds hold with high probability and capture graph randomness, whereas prior works consider expected regret under assumptions and require more stringent reward distributions.


翻译:我们研究了一个去中心化多智能体多臂赌博机问题,其中多个客户端通过环境提供的时变随机图相互连接。每个臂的奖励分布在客户端之间各不相同,且奖励由环境基于包含次指数分布和次高斯分布的分布随时间独立生成。每个客户端根据环境提供的图拉取一个臂并与邻居通信。目标是通过协作最小化整个系统的总体遗憾。为此,我们提出了一种新颖的算法框架:首先利用快速混合马尔可夫链或随机图模型提供生成随机图的鲁棒模拟方法,然后将基于平均的共识方法与新提出的加权技术及上置信界相结合,输出一种UCB型解决方案。我们的算法考虑了图中的随机性,摒弃了传统的双随机性假设,且仅需在初始化时知道客户端数量。在次高斯和次指数环境下,我们推导出阶为$\log{T}$的最优实例相关遗憾上界,以及阶为$\sqrt{T}\log T$(至多$\log T$因子)的近乎最优均值间隙无关遗憾上界。重要的是,我们的遗憾界以高概率成立并捕捉了图随机性,而先前的工作仅在假设下考虑期望遗憾并要求更严格的奖励分布。

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
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
1+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
2+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
Arxiv
12+阅读 · 2021年9月13日
VIP会员
最新内容
《同步多无人机系统中的故障与通信》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:23
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
7+阅读 · 7月28日
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
5+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
9+阅读 · 7月27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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
1+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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员