This paper studies networked multi-agent reinforcement learning (NMARL) with interdependent rewards and coupled policies. In this setting, each agent's reward depends on its own state-action pair as well as those of its direct neighbors, and each agent's policy is parameterized by its local parameters together with those of its $κ_{p}$-hop neighbors, with $κ_{p}\geq 1$ denoting the coupled radius. The objective of the agents is to collaboratively optimize their policies to maximize the discounted average cumulative reward. To address the challenge of interdependent policies in collaborative optimization, we introduce a novel concept termed the ``neighbors' averaged $Q$-function'' and derive a new expression for the coupled-policy gradient. Based on these theoretical foundations, we develop a distributed scalable coupled policy (DSCP) algorithm, where each agent relies only on the state-action pairs of its $κ_{p}$-hop neighbors and the rewards of its $(κ_{p}+1)$-hop neighbors. Specifically, in the DSCP algorithm, we employ a geometric 2-horizon sampling method that does not require storing a full $Q$-table to obtain an unbiased estimate of the coupled policy gradient. Moreover, each agent interacts exclusively with its direct neighbors to obtain accurate policy parameters, while maintaining local estimates of other agents' parameters to execute its local policy and collect samples for optimization. These estimates and policy parameters are updated via a push-sum protocol, enabling distributed coordination of policy updates across the network. We prove that the joint policy produced by the proposed algorithm converges to a first-order stationary point of the objective function. Finally, the effectiveness of DSCP algorithm is demonstrated through simulations in a robot path planning environment, showing clear improvement over state-of-the-art methods.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
175+阅读 · 2021年8月3日
专知会员服务
117+阅读 · 2020年12月31日
【斯坦福大学】Gradient Surgery for Multi-Task Learning
专知会员服务
47+阅读 · 2020年1月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17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
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
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
5+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
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
VIP会员
最新内容
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
8+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
12+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
11+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
相关VIP内容
专知会员服务
175+阅读 · 2021年8月3日
专知会员服务
117+阅读 · 2020年12月31日
【斯坦福大学】Gradient Surgery for Multi-Task Learning
专知会员服务
47+阅读 · 2020年1月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
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
5+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
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2012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