分布式强化学习的分类

本文介绍了分布式强化学习的四种主要类型:集中式、独立式、群体式和社会式。集中式强化学习由中央学习单元负责全局协作;独立式强化学习中每个智能体自主学习;群体式学习考虑所有智能体的状态和动作,适用于小型系统;社会式强化学习结合社会模型,增强智能体间的协作和策略传播,有效解决冲突和信度分配问题。

根据智能体工作方式的不同,可以将分布式强化学习分为:集中式强化学习、独立强化学习、群体强化学习和社会强化学习。具体介绍如下:

1、集中式强化学习

集中式强化学习通常把整个多agent 系统的协作机制看成学习的目标, 承担学习任务的是一个全局性的中央学习单元, 这个学习单元以整个多agent 系统的整体状态为输人,以对各个agent 的动作指派为输出, 采用标准的强化学习方法进行学习, 逐渐形成一个最优的协作机制。集中式强化学习系统中的各个agent 都是“傻”agent, 它们不能执行学习任务, 而只能被动地执行学习结果。这类集中式强化学习通常用于调度问题,其体系结构如图所示

2、独立强化学习

独立强化学习中每个agent 都是独立的学习主体,它们分别学习对环境的响应策略和相互之间的协作策略,并对自己所感知到的环境状态选择一个获得回报最大的动作。独立强化学习中的agent 可能只考虑自己的状态而不关心其它agent的状态,选择动作时也只考虑自己的利益,agent从信度分配模块获得的强化信号只与自己的状态和动作相联系,所以进行学习时甚至可能忽视其它agent 的存在,认为只有自己在学习。相对于集中式强化学习,独立强化学习存在结构信度分配问题,其体系结构如图所示:

3、群体强化学习

群体强化学习将所有agent的状态或动作看作组合状态或组合动作,每个agent 维护的Q表都是组合状态和组合动作到Q值的映射。群体强化学习的每个agent都必须考虑其它agent的状态,选择动作时也必须考虑集体的

### 多智能体强化学习的类型与分类 #### 一、基于个体决策 vs 基于群体协作 在多智能体环境中,可以区分两种主要的学习范式:独立学习者(Independent Learners)联合行动者-评论家(Joint Action Actor-Critic)。前者是指每个代理独自优化自己的策略;后者则涉及多个代理共同工作以实现集体目标。 对于独立学习而言,各自主体仅依赖自身的观测做出决定并更新其行为模式[^3]。而在合作场景下,通过引入中心化的训练机制,在此期间可以获得全局视角下的奖励信号以及状态描述,从而加快分布式执行阶段中的收敛速度[^1]。 #### 二、完全可观测环境 vs 部分可观测环境 根据环境的状态是否能够被所有参与者全面掌握,可进一步细分为两类: - **完全可观测**:当整个系统的当前状况对所有成员都是透明的时候,则属于此类情况。此时可以直接应用标准形式的价值迭代或者策略梯度方法来进行求解。 - **部分可观测**:更常见的情形是各个主体只能获取局部信息片段。针对这种情况设计出来的解决方案通常会涉及到信念状态估计或是注意力模型的应用,以便更好地处理不确定性因素带来的挑战[^2]。 #### 三、竞争型 vs 合作型 vs 混合型互动关系 依据不同实体之间相互作用性质的不同还可以划分成三种交互方式: - **竞争型**:如果存在利益冲突使得某些对象希望最大化自身收益的同时最小化对手所得,则构成了对抗性的博弈局面; - **合作型**:相反地,若有共享的目标促使大家齐心协力完成某项任务,则形成协同工作的态势; - **混合型**:实际应用场景往往更加复杂,既包含正面也含有负面的竞争要素,因此需要综合考虑多种可能性来构建适应性强的学习框架。 ```python # Python伪代码展示了一个简单的两玩家零游戏模拟器 class ZeroSumGameSimulator: def __init__(self, player_a_policy, player_b_policy): self.player_a = Player(policy=player_a_policy) self.player_b = Player(policy=player_b_policy) def play_round(self): action_a = self.player_a.choose_action() action_b = self.player_b.choose_action() reward_a, reward_b = calculate_rewards(action_a, action_b) self.player_a.update_strategy(reward_a) self.player_b.update_strategy(-reward_b) # 对手获得负向反馈 def simulate(): simulator = ZeroSumGameSimulator(...) for _ in range(num_episodes): simulator.play_round() ```
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