Finding Nash equilibria in imperfect-information games remains a central challenge in multi-agent reinforcement learning. While regularization-based methods have recently achieved last-iteration convergence to a regularized equilibrium, they require the regularization strength to shrink toward zero to approximate a Nash equilibrium, often leading to unstable learning in practice. Instead, we fix the regularization strength at a large value for robustness and achieve convergence by iteratively refining the reference policy. Our main theoretical result shows that this procedure guarantees strictly monotonic improvement and convergence to an exact Nash equilibrium in two-player zero-sum games, without requiring a uniqueness assumption. Building on this framework, we develop a practical algorithm, Nash Policy Gradient (NashPG), which preserves the generalizability of policy gradient methods while relying solely on the current and reference policies. Empirically, NashPG achieves comparable or lower exploitability than prior model-free methods on classic benchmark games and scales to large domains such as Battleship and No-Limit Texas Hold'em, where NashPG consistently attains higher Elo ratings.


翻译:在不完全信息博弈中寻找纳什均衡仍然是多智能体强化学习的核心挑战。虽然基于正则化的方法最近实现了对正则化均衡的最后迭代收敛,但它们需要正则化强度趋近于零以逼近纳什均衡,这在实践中常导致学习过程不稳定。相反,我们将正则化强度固定在一个较大的值以保证鲁棒性,并通过迭代精化参考策略来实现收敛。我们的主要理论结果表明,该过程保证了严格单调改进并收敛于双人零和博弈中的精确纳什均衡,且无需唯一性假设。基于此框架,我们开发了一种实用算法——纳什策略梯度(NashPG),该算法在仅依赖当前策略与参考策略的同时,保留了策略梯度方法的泛化能力。实证结果表明,在经典基准博弈上,NashPG取得了与先前无模型方法相当或更低的可剥削性,并能扩展至如《战舰》和无限注德州扑克等大型领域,在这些领域中NashPG持续获得了更高的Elo评分。

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