We study online Multi-Agent Path Finding (MAPF), where new agents are constantly revealed over time and all agents must find collision-free paths to their given goal locations. We generalize existing complexity results of (offline) MAPF to online MAPF. We classify online MAPF algorithms into different categories based on (1) controllability (the set of agents that they can plan paths for at each time) and (2) rationality (the quality of paths they plan) and study the relationships between them. We perform a competitive analysis for each category of online MAPF algorithms with respect to commonly-used objective functions. We show that a naive algorithm that routes newly-revealed agents one at a time in sequence achieves a competitive ratio that is asymptotically bounded from both below and above by the number of agents with respect to flowtime and makespan. We then show a counter-intuitive result that, if rerouting of previously-revealed agents is not allowed, any rational online MAPF algorithms, including ones that plan optimal paths for all newly-revealed agents, have the same asymptotic competitive ratio as the naive algorithm, even on 2D 4-neighbor grids. We also derive constant lower bounds on the competitive ratio of any rational online MAPF algorithms that allow rerouting. The results thus provide theoretical insights into the effectiveness of using MAPF algorithms in an online setting for the first time.


翻译:我们研究了在线多机构路径发现(MAPF), 新的代理商在一段时间内不断被披露, 所有代理商都必须找到通往其特定目标位置的无碰撞路径。 我们将(离线的)MAPF 现有复杂结果推广到在线MAPF 。 我们将在线MAPF 算法分为不同类别, 其依据是:(1) 控制性( 他们可以为每次规划路径的一组代理商) 和(2) 合理性( 他们计划路径的质量) 并研究它们之间的关系。 我们对每类在线MAPF 算法进行竞争分析, 包括为所有新当选的代理商规划最佳路径的系统。 我们显示一个天真的算法, 在一个序列中, 将新当选的代理商的当前复杂路径转换到一个竞争比率, 从下到下到上。 然后我们展示了一个反直观的结果, 如果不允许对以前被找到的代理商重新路线进行改路由, 任何合理的在线MAPF 算法, 包括为所有新当选的代理商规划最佳路径的那些算法, 也具有相同的选择性竞争性, 因此, 将在线算算算算为稳定的第4号。

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