Mean Field Control (MFC) is a powerful approximation tool to solve large-scale Multi-Agent Reinforcement Learning (MARL) problems. However, the success of MFC relies on the presumption that given the local states and actions of all the agents, the next (local) states of the agents evolve conditionally independent of each other. Here we demonstrate that even in a MARL setting where agents share a common global state in addition to their local states evolving conditionally independently (thus introducing a correlation between the state transition processes of individual agents), the MFC can still be applied as a good approximation tool. The global state is assumed to be non-decomposable i.e., it cannot be expressed as a collection of local states of the agents. We compute the approximation error as $\mathcal{O}(e)$ where $e=\frac{1}{\sqrt{N}}\left[\sqrt{|\mathcal{X}|} +\sqrt{|\mathcal{U}|}\right]$. The size of the agent population is denoted by the term $N$, and $|\mathcal{X}|, |\mathcal{U}|$ respectively indicate the sizes of (local) state and action spaces of individual agents. The approximation error is found to be independent of the size of the shared global state space. We further demonstrate that in a special case if the reward and state transition functions are independent of the action distribution of the population, then the error can be improved to $e=\frac{\sqrt{|\mathcal{X}|}}{\sqrt{N}}$. Finally, we devise a Natural Policy Gradient based algorithm that solves the MFC problem with $\mathcal{O}(\epsilon^{-3})$ sample complexity and obtains a policy that is within $\mathcal{O}(\max\{e,\epsilon\})$ error of the optimal MARL policy for any $\epsilon>0$.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
169+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月13日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员