Multi-agent decision-making under uncertainty is fundamental for effective and safe autonomous operation. In many real-world scenarios, each agent maintains its own belief over the environment and must plan actions accordingly. However, most existing approaches assume that all agents have identical beliefs at planning time, implying these beliefs are conditioned on the same data. Such an assumption is often impractical due to limited communication. In reality, agents frequently operate with inconsistent beliefs, which can lead to poor coordination and suboptimal, potentially unsafe, performance. In this paper, we address this critical challenge by introducing a novel decentralized framework for optimal joint action selection that explicitly accounts for belief inconsistencies. Our approach provides probabilistic guarantees for both action consistency and performance with respect to open-loop multi-agent POMDP (which assumes all data is always communicated), and selectively triggers communication only when needed. Furthermore, we address another key aspect of whether, given a chosen joint action, the agents should share data to improve expected performance in inference. Simulation results show our approach outperforms state-of-the-art algorithms.


翻译:不确定性下的多智能体决策是实现高效、安全自主运行的基础。在许多现实场景中,每个智能体维持其对环境的独立信念,并须据此规划行动。然而,现有方法大多假设所有智能体在规划时具有完全一致的信念,即这些信念基于相同的数据进行更新。由于通信受限,这一假设往往不切实际。实际上,智能体常在信念不一致的情况下运行,这可能导致协调失效、性能欠佳甚至不安全的行为。本文针对这一关键挑战,提出一种新颖的分散式框架,用于实现最优联合动作选择,并显式地处理信念不一致问题。我们的方法为动作一致性和性能(相对于假设所有数据始终可通信的开环多智能体POMDP基准)提供了概率性保证,并仅在必要时触发通信。此外,我们还探讨了另一个关键问题:在选定联合动作后,智能体是否应共享数据以提升推理阶段的预期性能。仿真结果表明,本方法优于当前最先进的算法。

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