Reaching a consensus in a swarm of robots is one of the fundamental problems in swarm robotics, examining the possibility of reaching an agreement within the swarm members. The recently-introduced contamination problem offers a new perspective of the problem, in which swarm members should reach a consensus in spite of the existence of adversarial members that intentionally act to divert the swarm members towards a different consensus. In this paper, we search for a consensus-reaching algorithm under the contamination problem setting by taking a top-down approach: We transform the problem to a centralized two-player game in which each player controls the behavior of a subset of the swarm, trying to force the entire swarm to converge to an agreement on its own value. We define a performance metric for each players performance, proving a correlation between this metric and the chances of the player to win the game. We then present the globally optimal solution to the game and prove that unfortunately it is unattainable in a distributed setting, due to the challenging characteristics of the swarm members. We therefore examine the problem on a simplified swarm model, and compare the performance of the globally optimal strategy with locally optimal strategies, demonstrating its superiority in rigorous simulation experiments.


翻译:在成群的机器人中达成共识是成群的机器人中的根本问题之一,审查在成群的机器人中达成协议的可能性。最近出现的污染问题为这一问题提供了一种新的视角,即尽管存在有意将成群的成员转向不同共识的敌对成员,但成群的成员仍应达成共识。在本文件中,我们通过采取自上而下的方法,在污染问题设置下寻求一种具有共识的算法:我们把问题转变为一个集中的双人游戏,每个玩家控制着一群群中的一部分人的行为,试图迫使整个群人以其本身的价值汇集到一个协议上。我们为每个玩家的表演确定一个性能标准,证明这种标准与玩家赢得不同共识的机会是相互关联的。然后我们提出全球最佳的游戏解决办法,并证明不幸的是,由于温室成员具有挑战性的特点,在分布的环境中是无法实现的。因此,我们研究了一个简化的温室模型上的问题,并将全球最佳战略的业绩与当地最佳战略的优劣性试验加以比较。

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