[强化学习] 我的场景中有多个主体,那是不是就一定要用多智能体强化学习?

本文探讨了单主体强化学习(SARL)与多主体强化学习(MARL)在车联网场景中决定车辆信道选择的策略差异。SARL假设每个车辆独立决策,而MARL则考虑了车辆间的交互影响。重点在于理解两者如何处理信息同步和干扰管理。

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sarl:Single Agent Reinforcement Learning, 单主体强化学习

marl:Multi Agent Reinforcement Learning, 多主体强化学习

先上结论:

不是,使用 sarl 可以解决你所说的 “场景中存在多个主体” 的问题。

 

示例

空口无凭,下面用一个场景来举例子说明此问题:

考虑车联网的场景,有多个车,多个信道,我们的目标就是决定每个车使用哪个信道。在相同信道上的多个车会相互干扰,相互干扰的车,若距离很近那么干扰会很大,干扰当然是越小越好,所以我们尽量不让距离近的车在一个信道上。

从上面的描述中我们可以知道一些基本信息:

  • 车是主体(注意,这里的 “主体” 和 Agent 不是一回事,现在还没有提到 Agent,不要自动带入 Agent 的逻辑)
  • 动作是信道的选择,可以用信道的标号表示信道。比如:车A选择了2号信道来进行数据传输
  • 一辆车的动作会影响另一辆车的动作。比如:情况一:如果 车A 与 车B 很近,而A选择了2号信道,为了减少干扰,那么B就尽量不要选2号信道了(这个情况一后文也会用到)
  • 奖励和干扰有关

方案:

1.SARL1

将多辆车(主体)作为Agent,因此当 Agent 在时间 t 从环境中获取

### 多智能体强化学习算法在轨道控制中的必要性及优势分析 #### 轨道控制场景的特点 轨道控制涉及多个复杂子系统的协同工作,例如姿态调整、推进力分配以及与其他航天器的相对运动管理。这些任务通常具有分布式决策需求,单一智能体难以全面覆盖整个系统的行为建模与优化[^9]。 #### 多智能体强化学习简介 多智能体强化学习(Multi-Agent Reinforcement Learning, MARL)研究的是在一个共享环境中由多个独立或部分合作的智能体共同完成特定目标的过程。MARL 可分为两类主要范式:集中训练分散执行(Centralized Training with Decentralized Execution, CTDE)和完全去中心化的架构[^10]。 #### 必要性探讨 当面对大规模星座部署或多颗卫星编队飞行时,单个控制器很难实时处理来自众多个体的信息流并做出最优决策。此时采用多智能体方案能够显著缓解这一压力,具体体现在以下几个方面: - **提升响应速度**: 每个成员仅需关注局部观测即可快速反应外部扰动而不必等待全局指令下达; - **增强容错能力**: 即使某些节点失效也不会影响整体功能正常运转; - **简化通信开销**: 减少不必要的冗余消息传递频率从而节约宝贵带宽资源[^11]. #### 优势剖析 相较于传统方法或者单智能体设置,MARL 提供了如下独特益处: - **更贴近真实世界模型** 在许多情况下,尤其是涉及到协作竞争关系的任务里(Markov Game),只有借助多主体视角才能准确捕捉现象本质.例如两艘飞船接近对接期间既要保持安全距离又要实现精确匹配位置向量等约束条件.[^12] - **支持异构群体配置** 不同类型的探测设备可能配备各自专属的功能模块(如相机分辨率高低区别对待),通过差异化权重设定可以让每类单元发挥特长贡献总体效益最大化效果.[^13] - **促进自组织涌现效应** 当所有参与者遵循简单规则相互作用一段时间之后往往会自发形成某种宏观秩序结构,这种特性特别有利于解决那些事先无法穷尽枚举可能性组合的问题领域,比如紧急避障路径规划等等情形下尤为突出明显.[^14] ```python from pettingzoo.mpe import simple_spread_v2 from stable_baselines3.common.vec_env import SubprocVecEnv from functools import partial def make_env(seed): env = simple_spread_v2.env(max_cycles=25, continuous_actions=True) env.seed(seed) return env num_agents = 3 vec_env = SubprocVecEnv([partial(make_env, seed=i) for i in range(num_agents)]) # Define and train your multi-agent RL algorithm here... ``` 上述代码片段展示了一个简单的多智能体环境构建方式,其中 `simple_spread` 场景模拟了三个代理试图均匀分布在二维平面内的过程。可以根据实际需求替换为更加复杂的轨道动力学仿真程序。 --- ###
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