スパースなマルチエージェント強化学習における最適方策保存のためのエージェント・時間クレジット割り当て
Agent-Temporal Credit Assignment for Optimal Policy Preservation in Sparse Multi-Agent Reinforcement Learning
スパースなグローバル報酬を時間方向とエージェント方向に再分配するTAR²を提案し、ポテンシャルベース報酬整形との等価性を理論的に示して最適方策を保ちながら学習を安定・高速化した。
著者: Aditya Kapoor, Sushant Swamy, Kale-ab Tessera, Mayank Baranwal, Mingfei Sun, Harshad Khadilkar, Stefano V. Albrecht
分類: cs.MA, cs.AI, cs.GT, cs.LG, cs.RO
原文アブストラクト
In multi-agent environments, agents often struggle to learn optimal policies due to sparse or delayed global rewards, particularly in long-horizon tasks where it is challenging to evaluate actions at intermediate time steps. We introduce Temporal-Agent Reward Redistribution (TAR$^2$), a novel approach designed to address the agent-temporal credit assignment problem by redistributing sparse rewards both temporally and across agents. TAR$^2$ decomposes sparse global rewards into time-step-specific rewards and calculates agent-specific contributions to these rewards. We theoretically prove that TAR$^2$ is equivalent to potential-based reward shaping, ensuring that the optimal policy remains unchanged. Empirical results demonstrate that TAR$^2$ stabilizes and accelerates the learning process. Additionally, we show that when TAR$^2$ is integrated with single-agent reinforcement learning algorithms, it performs as well as or better than traditional multi-agent reinforcement learning methods.
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