A major challenge in multi-agent systems is that the system complexity grows dramatically with the number of agents as well as the size of their action spaces, which is typical in real world scenarios such as autonomous vehicles, robotic teams, network routing, etc. It is hence in imminent need to design decentralized or independent algorithms where the update of each agent is only based on their local observations without the need of introducing complex communication/coordination mechanisms. In this work, we study the finite-time convergence of independent entropy-regularized natural policy gradient (NPG) methods for potential games, where the difference in an agent's utility function due to unilateral deviation matches exactly that of a common potential function. The proposed entropy-regularized NPG method enables each agent to deploy symmetric, decentralized, and multiplicative updates according to its own payoff. We show that the proposed method converges to the quantal response equilibrium (QRE) -- the equilibrium to the entropy-regularized game -- at a sublinear rate, which is independent of the size of the action space and grows at most sublinearly with the number of agents. Appealingly, the convergence rate further becomes independent with the number of agents for the important special case of identical-interest games, leading to the first method that converges at a dimension-free rate. Our approach can be used as a smoothing technique to find an approximate Nash equilibrium (NE) of the unregularized problem without assuming that stationary policies are isolated.


翻译:多试剂系统的一项重大挑战是,系统的复杂性随着代理人的数量及其行动空间的大小而急剧增加,这在诸如自主汽车、机器人团队、网络路由等现实世界情景中是典型的。因此,迫切需要设计分散或独立的算法,其中每个代理人的更新仅以其当地观测为基础,而无需引入复杂的通信/协调机制。在这项工作中,我们研究的是,独立昆虫-正规化自然政策梯度(NPG)方法对潜在游戏的有限时间趋同,其中,由于单方面偏差造成的代理人的效用功能差异与共同的潜在功能完全吻合。拟议的通缩式NPG方法使每个代理人能够根据其本身的回报来部署对称、分散和多复制性更新的算法。我们表明,拟议的方法与四面反应平衡(QRE) -- -- 与环球-正规化的游戏的平衡 -- 以亚线性速度计算,与行动空间的大小无关,在最下线上与最下线性的潜在功能功能完全吻合。拟议的通俗 NPGPG方法使得我们使用的惯性游戏的稳性标准比率更接近,可以进一步接近于一个稳定的利率。

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