链式多种群多智能体进化算法

将多种群的进化方式和链式结构的动态邻域引入到多智能体进化算法中,提出了一种链式多种群多智能体进化算法.算法设置了多种群交互的演化结构.各种群中的智能体通过与其动态邻域智能体的竞争、合作及自学习操作来增加自身的能量;动态邻域的链式结构提高了算法的效率、降低了计算复杂度;多个种群之间的信息定期以一定的方式进行交互,增强了种群的多样性,减小了算法陷入局部最优的机率.理论分析和多个测试函数的仿真结果均表明:链式多种群多智能体进化算法在求解高维优化问题上具有很好的性能.     

多阶段多产品调度问题的链式智能体遗传算法

将遗传算法的编码方式与智能体系统的演化结构相结合,提出一种求解多阶段多产品调度问题的链式智能体遗传算法.算法采用基于订单序列的编码方式,采用一种新的后向指派规则实现编码和可行调度间的一一对应.通过各智能体与其邻域环境的竞争与合作以及自身的自学习操作实现种群的演化过程.对多阶段多产品调度问题的仿真结果表明:链式智能体遗传...     

多智能体深度强化学习及其可扩展性与可迁移性研究综述

得益于深度学习强大的特征表达能力和强化学习有效的策略学习能力,深度强化学习在一系列复杂序贯决策问题中取得了令人瞩目的成就.伴随着深度强化学习在诸多单智能体任务中的成功应用,其在多智能体系统中的研究方兴未艾.近年来,多智能体深度强化学习在人工智能领域备受关注,可扩展与可迁移性已成为其中的核心研究点之一.鉴于此,首先阐释深度强化学习的发展脉络和典型算法,介绍多智能体深度强化学习的3种学习范式,分析两类多智能体强化学习的典型算法,即分解值函数方法和中心化值函数方法;然后归纳注意力机制、图神经网络等6类具有可扩展性的多智能体深度强化学习模型,梳理迁移学习和课程学习在多智能体深度强化学习可迁移性方向的研究进展;最后讨论多智能体深度强化学习的应用前景与研究方向,为未来多智能体深度强化学习的进一步发展提供可借鉴的参考.     

基于多智能体的Option自动生成算法

目前分层强化学习中的任务自动分层都是采用基于单智能体的串行学习算法,为解决串行算法学习速度较慢的问题,以Sutton的Option分层强化学习方法为基础框架,提出了一种基于多智能体的Option自动生成算法,该算法由多智能体合作对状态空间进行并行探测并集中应用aiNet实现免疫聚类产生状态子空间,然后并行学习生成各子空间上的内部策略,最终生成Option. 以二维有障碍栅格空间内2点间最短路径规划为任务背景给出了算法并进行了仿真实验和分析.结果表明,基于多智能体的Option自动生成算法速度明显快于基于单智能体的算法.     

基于加权值函数分解的多智能体分层强化学习技能发现方法

针对目前大多数多智能体强化学习算法在智能体数量增多以及环境动态不稳定的情况下导致的维度爆炸和奖励稀疏的问题，提出了一种基于加权值函数分解的多智能体分层强化学习技能发现算法。首先，该算法将集中训练分散执行的架构与分层强化学习相结合，在上层采用加权值函数分解的方法解决智能体在训练过程中容易忽略最优策略而选择次优策略的问题；其次，在下层采用独立Q学习算法使其能够在多智能体环境中分散式地处理高维复杂的任务；最后，在底层独立Q学习的基础上引入技能发现策略，使智能体之间相互学习互补的技能。分别在简易团队运动和星际争霸Ⅱ两个仿真实验平台上对该算法与多智能体强化学习算法和分层强化学习算法进行对比，实验表明，该算法在奖励回报以及双方对抗胜率等性能指标上都有所提高，提升了整个多智能体系统的决策能力和收敛速度，验证了算法的可行性。     

多智能体深度强化学习的若干关键科学问题

强化学习作为一种用于解决无模型序列决策问题的方法已经有数十年的历史, 但强化学习方法在处理高维变量问题时常常会面临巨大挑战. 近年来, 深度学习迅猛发展, 使得强化学习方法为复杂高维的多智能体系统提供优化的决策策略、在充满挑战的环境中高效执行目标任务成为可能. 本文综述了强化学习和深度强化学习方法的原理, 提出学习系统的闭环控制框架, 分析了多智能体深度强化学习中存在的若干重要问题和解决方法, 包括多智能体强化学习的算法结构、环境非静态和部分可观性等问题, 对所调查方法的优缺点和相关应用进行分析和讨论. 最后提供多智能体深度强化学习未来的研究方向, 为开发更强大、更易应用的多智能体强化学习控制系统提供一些思路.     

序列多智能体强化学习算法

针对当前多智能体强化学习算法难以适应智能体规模动态变化的问题,文中提出序列多智能体强化学习算法(SMARL).将智能体的控制网络划分为动作网络和目标网络,以深度确定性策略梯度和序列到序列分别作为分割后的基础网络结构,分离算法结构与规模的相关性.同时,对算法输入输出进行特殊处理,分离算法策略与规模的相关性.SMARL中的智能体可较快适应新的环境,担任不同任务角色,实现快速学习.实验表明SMARL在适应性、性能和训练效率上均较优.     

强化学习与自适应动态规划:从基础理论到多智能体系统中的应用进展综述

近年来,强化学习与自适应动态规划算法的迅猛发展及其在一系列挑战性问题(如大规模多智能体系统优化决策和最优协调控制问题)中的成功应用,使其逐渐成为人工智能、系统与控制和应用数学等领域的研究热点.鉴于此,首先简要介绍强化学习和自适应动态规划算法的基础知识和核心思想,在此基础上综述两类密切相关的算法在不同研究领域的发展历程,着重介绍其从应用于单个智能体(控制对象)序贯决策(最优控制)问题到多智能体系统序贯决策(最优协调控制)问题的发展脉络和研究进展.进一步,在简要介绍自适应动态规划算法的结构变化历程和由基于模型的离线规划到无模型的在线学习发展演进的基础上,综述自适应动态规划算法在多智能体系统最优协调控制问题中的研究进展.最后,给出多智能体强化学习算法和利用自适应动态规划求解多智能体系统最优协调控制问题研究中值得关注的一些挑战性课题.     

基于值分布的多智能体分布式深度强化学习算法

近年来深度强化学习在一系列顺序决策问题中取得了巨大的成功,使其为复杂高维的多智能体系统提供有效优化的决策策略成为可能.然而在复杂的多智能体场景中,现有的多智能体深度强化学习算法不仅收敛速度慢,而且算法的稳定性无法保证.本文提出了基于值分布的多智能体分布式深度确定性策略梯度算法(multi-agent distribut...     

多智能体分层强化学习综述

作为机器学习和人工智能领域的一个重要分支,多智能体分层强化学习以一种通用的形式将多智能体的协作能力与强化学习的决策能力相结合,并通过将复杂的强化学习问题分解成若干个子问题并分别解决,可以有效解决空间维数灾难问题。这也使得多智能体分层强化学习成为解决大规模复杂背景下智能决策问题的一种潜在途径。首先对多智能体分层强化学习中涉及的主要技术进行阐述,包括强化学习、半马尔可夫决策过程和多智能体强化学习;然后基于分层的角度,对基于选项、基于分层抽象机、基于值函数分解和基于端到端等4种多智能体分层强化学习方法的算法原理和研究现状进行了综述;最后介绍了多智能体分层强化学习在机器人控制、博弈决策以及任务规划等领域的应用现状。     

基于分层强化学习及人工势场的多Agent路径规划方法

针对路径规划算法收敛速度慢及效率低的问题,提出了一种基于分层强化学习及人工势场的多Agent路径规划算法。首先,将多Agent的运行环境虚拟为一个人工势能场,根据先验知识确定每点的势能值,它代表最优策略可获得的最大回报;其次,利用分层强化学习方法的无环境模型学习以及局部更新能力将策略更新过程限制在规模较小的局部空间或维度较低的高层空间上,提高学习算法的性能;最后,针对出租车问题在栅格环境中对所提算法进行了仿真实验。为了使算法贴近真实环境,增加算法的可移植性,在三维仿真环境中对该算法进行验证,实验结果表明该算法收敛速度快,收敛过程稳定。     

集体理性约束的Agent协作强化学习

将多Agent协作学习过程看作是一个个的阶段博弈,针对博弈中存在多个均衡解的问题,提出一种集体理性约束下的多Agent协作强化学习算法。该算法使得系统中的每个Agent均按照集体利益最大化的集体理性原则进行行为选择,从而解决均衡解一致问题,同时使得集体长期回报值最大化,加快了学习速度。在集体理性的基础上通过评价各Agent对整体任务求解的贡献度,解决信度分配问题。追捕问题的仿真实验结果验证了算法的有效性。     

强化学习在机器人足球比赛中的应用

机器人足球比赛是一个有趣并且复杂的新兴的人工智能研究领域 ,它是一个典型的多智能体系统。采用强化学习方法研究了机器人足球比赛中的足球机器人的动作选择问题 ,扩展了单个Agent的强化学习方法 ,提出了基于多Agents的强化学习方法 ,最后给出了实验结果。     

分层的局部合作Q-学习

多智能体Q-学习问题往往因为联合动作的个数指数级增长而变得无法解决。从研究分层强化学习入手,通过对强化学习中合作MAS的研究,在基于系统工作逻辑的研究基础上,提出了基于学习过程分层的局部合作强化学习,通过对独立Agent强化学习的知识考察,改进多Agent系统学习的效率,进一步提高了局部合作强化学习的效能。从而解决强化学习中的状态空间的维数灾难,并通过仿真足球的2vs1防守证明了算法的有效性。     

基于量子理论及蚁群算法的多Agent Q学习

针对多Agent协作强化学习中存在的行为和状态维数灾问题,以及行为选择上存在多个均衡解,为了收敛到最佳均衡解需要搜索策略空间和协调策略选择问题,提出了一种新颖的基于量子理论和蚁群算法的多Agent协作学习算法。新算法首先借签了量子计算理论,将多Agent的行为和状态空间通过量子叠加态表示,利用量子纠缠态来协调策略选择,利用概率振幅进行动作探索,加快学习速度。其次,根据蚁群算法,提出“脚印”思想来间接增强Agent之间的交互。最后,对新算法的理论分析和实验结果都证明了改进的Q学习是可行的,并且可以有效地提高学习效率。     

基于小生境技术的共享学习在协同设计中的应用

根据协同设计的特点,提出一种多Agent协同设计系统框架,以及产品数据模型的表示,构件的产生,搜索及更新。在对共享机制小生境技术的分析的基础上,提出协同设计系统中基于小生境技术的分类算法,以及协同设计系统中多Agent共享学习的方法,并以一个汽车设计为实例描述了协同设计及共享的学习过程。     

基于联合博弈的多Agent学习

在研究Q-Learning算法的基础上,将博弈论中的团队协作理论引入到强化学习中,提出了一种基于联合博弈的多Agent学习算法。该算法通过建立多个阶段博弈,根据回报矩阵对阶段博弈的结果进行评估,为其提供一种有效的A-gent行为决策策略,使每个Agent通过最优均衡解或观察协作Agent的历史动作和自身当前情况来预测其所要执行的动作。对任务调度问题进行仿真实验,验证了该算法的收敛性。     

基于博弈学习的多Agent城市交通协调控制

交通路口中的各Agent之间的协调问题是一个博弈问题。在有限理性的基础上,利用博弈学习思想,构建多智能体（multi-Agent）博弈学习协调算法,利用此学习协调算法对出行者行为分析并修正,实现城市交通路口的畅通,进而达到区域、全局的交通优化。最后通过实例仿真验证其可行性。     

多Agent自动协商的公平性研究

为了能够快速、高效地进行Agent协商,构建一个优化的多Agent协商模型。在这个模型的基础上,提出了一个基于协商各方公平性的协商学习算法。算法采用基于满意度的思想评估协商对手的提议,根据对方Agent协商历史及本次协商交互信息,通过在线学习机制预测对方Agent协商策略,动态得出协商妥协度并向对方提出还价提议。最后,通过买卖协商仿真实验验证了该算法的收敛性,表明基于该算法的模型工作的高效性、公平性。     

深度强化学习中稀疏奖励问题研究综述

强化学习作为机器学习的重要分支,是在与环境交互中寻找最优策略的一类方法。强化学习近年来与深度学习进行了广泛结合,形成了深度强化学习的研究领域。作为一种崭新的机器学习方法,深度强化学习同时具有感知复杂输入和求解最优策略的能力,可以应用于机器人控制等复杂决策问题。稀疏奖励问题是深度强化学习在解决任务中面临的核心问题,在实际应用中广泛存在。解决稀疏奖励问题有利于提升样本的利用效率,提高最优策略的水平,推动深度强化学习在实际任务中的广泛应用。文中首先对深度强化学习的核心算法进行阐述;然后介绍稀疏奖励问题的5种解决方案,包括奖励设计与学习、经验回放机制、探索与利用、多目标学习和辅助任务等;最后对相关研究工作进行总结和展望。