We study Markov potential games under the infinite horizon average reward criterion. Most previous studies have been for discounted rewards. We prove that both algorithms based on independent policy gradient and independent natural policy gradient converge globally to a Nash equilibrium for the average reward criterion. To set the stage for gradient-based methods, we first establish that the average reward is a smooth function of policies and provide sensitivity bounds for the differential value functions, under certain conditions on ergodicity and the second largest eigenvalue of the underlying Markov decision process (MDP). We prove that three algorithms, policy gradient, proximal-Q, and natural policy gradient (NPG), converge to an $\epsilon$-Nash equilibrium with time complexity $O(\frac{1}{\epsilon^2})$, given a gradient/differential Q function oracle. When policy gradients have to be estimated, we propose an algorithm with $\tilde{O}(\frac{1}{\min_{s,a}\pi(a|s)\delta})$ sample complexity to achieve $\delta$ approximation error w.r.t~the $\ell_2$ norm. Equipped with the estimator, we derive the first sample complexity analysis for a policy gradient ascent algorithm, featuring a sample complexity of $\tilde{O}(1/\epsilon^5)$. Simulation studies are presented.


翻译:我们研究了无限时域平均奖励准则下的马尔可夫势博弈。以往研究多聚焦于折扣奖励情形。我们证明,基于独立策略梯度和独立自然策略梯度的两种算法在平均奖励准则下均能全局收敛至纳什均衡。为奠定梯度类方法的基础,我们首先在遍历性及底层马尔可夫决策过程(MDP)第二最大特征值的特定条件下,证明了平均奖励是策略的平滑函数,并给出了微分值函数的敏感性界。我们证明,策略梯度、近端Q学习和自然策略梯度(NPG)这三种算法在给定梯度/微分Q函数预言机的情况下,以时间复杂度$O(\frac{1}{\epsilon^2})$收敛至$\epsilon$-纳什均衡。当策略梯度需通过估计获得时,我们提出一种具有$\tilde{O}(\frac{1}{\min_{s,a}\pi(a|s)\delta})$样本复杂度的算法,可实现关于$\ell_2$范数的$\delta$近似误差。借助该估计器,我们首次推导了策略梯度上升算法的样本复杂度分析,其样本复杂度为$\tilde{O}(1/\epsilon^5)$。最后给出了仿真研究。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
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
1+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
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
Arxiv
17+阅读 · 2023年12月4日
Arxiv
13+阅读 · 2020年10月19日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
Arxiv
10+阅读 · 2017年7月4日
VIP会员
最新内容
现代战争的隐蔽系统:伊朗战争十大启示
专知会员服务
0+阅读 · 今天3:58
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
12+阅读 · 6月26日
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
17+阅读 · 2023年12月4日
Arxiv
13+阅读 · 2020年10月19日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
Arxiv
10+阅读 · 2017年7月4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
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
1+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
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