Exploration-exploitation in multi-agent learning: Catastrophe theory meets game theory

后悔 有界函数 有限理性 理论(学习稳定性) 计算机科学 博弈论 数理经济学 集合(抽象数据类型) 理性代理人 数学 人工智能 机器学习 数学分析 程序设计语言
作者
Stefanos Leonardos,Georgios Piliouras
出处
期刊:Artificial Intelligence [Elsevier]
卷期号:304: 103653-103653 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.artint.2021.103653
摘要

Exploration-exploitation is a powerful and practical tool in multi-agent learning (MAL); however, its effects are far from understood. To make progress in this direction, we study a smooth analogue of Q-learning. We start by showing that our learning model has strong theoretical justification as an optimal model for studying exploration-exploitation. Specifically, we prove (1) that smooth Q-learning has bounded regret in arbitrary games for a cost model that explicitly balances game-rewards and exploration-costs, i.e., costs from testing potentially suboptimal actions, and (2) that it always converges to the set of quantal-response equilibria (QRE), the standard solution concept for games with bounded rationality, in arbitrary weighted potential games. In our main task, we then turn to measure the effect of exploration on collective system performance. We characterize the geometry of the QRE surface in low-dimensional MAL systems and link our findings with catastrophe (bifurcation) theory. In particular, as the exploration hyperparameter evolves over-time, the system undergoes phase transitions where the number and stability of equilibria can change radically given an infinitesimal change to the exploration parameter. Based on this, we provide a formal theoretical treatment of how tuning the exploration parameter can provably lead to equilibrium selection with both positive as well as negative (and potentially unbounded) effects to system performance.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
111发布了新的文献求助10
刚刚
小垃圾发布了新的文献求助10
1秒前
所所应助summuryi采纳,获得10
2秒前
爆米花应助舒适数据线采纳,获得10
3秒前
4秒前
星辰大海应助刘壮实采纳,获得10
4秒前
5秒前
spring发布了新的文献求助10
5秒前
8秒前
CipherSage应助Paiute采纳,获得10
8秒前
居居侠完成签到 ,获得积分10
8秒前
故事完成签到 ,获得积分10
10秒前
jg发布了新的文献求助10
10秒前
共享精神应助111采纳,获得10
10秒前
ug完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
summuryi发布了新的文献求助10
15秒前
进取拼搏发布了新的文献求助10
18秒前
倩女幽魂完成签到,获得积分10
18秒前
20秒前
周立成完成签到,获得积分10
21秒前
柔弱的问梅完成签到,获得积分10
21秒前
AA完成签到 ,获得积分10
23秒前
李健的小迷弟应助luoshiyi采纳,获得10
23秒前
顺心如风发布了新的文献求助30
24秒前
默默发布了新的文献求助10
25秒前
Yukikig完成签到,获得积分10
25秒前
汉堡包应助倒头睡不醒采纳,获得10
29秒前
Willy完成签到,获得积分10
31秒前
不曾留步完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
34秒前
36秒前
36秒前
卢西完成签到,获得积分10
38秒前
38秒前
orixero应助风-FBDD采纳,获得10
39秒前
笨笨三颜完成签到,获得积分10
39秒前
小飞象发布了新的文献求助10
40秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Research for Social Workers 1000
Psychology and Work Today 800
Mastering New Drug Applications: A Step-by-Step Guide (Mastering the FDA Approval Process Book 1) 800
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 600
Signals, Systems, and Signal Processing 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5895698
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6705665
关于积分的说明 15731915
捐赠科研通 5018121
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2702416
邀请新用户注册赠送积分活动 1648998
关于科研通互助平台的介绍 1598419