我们考虑一个完全分散的多人多手随机多武装匪盗匪徒，其中玩家不能互相通信，并且只能观察自己的行为和奖励。环境可能与不同的播放器不同，$ \ texit {i.e.} $，给定臂的奖励分布在球员之间是异构的。在碰撞的情况下（当多个玩家播放相同的手臂时），我们允许碰撞玩家接收非零奖励。播放武器的时间 - 地平线$ t $是\ emph {否}对玩家已知。在此设置中，允许玩家的数量大于武器的数量，我们展示了一项达到订单优化预期令人遗憾的政策$ O（\ log ^ {1 + delta} t）$有些$ 0 <\ delta <1 $超过时间的时间$ t $。IEEE关于信息理论的交易中接受了本文。

Due mostly to its application to cognitive radio networks, multiplayer bandits gained a lot of interest in the last decade. A considerable progress has been made on its theoretical aspect. However, the current algorithms are far from applicable and many obstacles remain between these theoretical results and a possible implementation of multiplayer bandits algorithms in real cognitive radio networks. This survey contextualizes and organizes the rich multiplayer bandits literature. In light of the existing works, some clear directions for future research appear. We believe that a further study of these different directions might lead to theoretical algorithms adapted to real-world situations.

Multi-player multi-armed bandit is an increasingly relevant decision-making problem, motivated by applications to cognitive radio systems. Most research for this problem focuses exclusively on the settings that players have \textit{full access} to all arms and receive no reward when pulling the same arm. Hence all players solve the same bandit problem with the goal of maximizing their cumulative reward. However, these settings neglect several important factors in many real-world applications, where players have \textit{limited access} to \textit{a dynamic local subset of arms} (i.e., an arm could sometimes be ``walking'' and not accessible to the player). To this end, this paper proposes a \textit{multi-player multi-armed walking bandits} model, aiming to address aforementioned modeling issues. The goal now is to maximize the reward, however, players can only pull arms from the local subset and only collect a full reward if no other players pull the same arm. We adopt Upper Confidence Bound (UCB) to deal with the exploration-exploitation tradeoff and employ distributed optimization techniques to properly handle collisions. By carefully integrating these two techniques, we propose a decentralized algorithm with near-optimal guarantee on the regret, and can be easily implemented to obtain competitive empirical performance.

我们考虑扩展到不可焦躁的多武装强盗（RMAB）问题，具有未知的ARM动态，其中一个未知的外源性Markov过程管理每只臂的卷发布分布。在每个全球状态下，每个手臂的奖励过程根据一个未知的马尔科维亚规则而发展，不同武器之间是非相同的。每次，玩家都选择了一个美元武器的手臂播放，并从有限一套奖励国家接收随机奖励。无论球员的行为如何，武器都不令人焦躁不安，即他们的当地状态。最近关于相关RMAB设置的研究，遗憾被定义为关于了解问题动态的玩家的奖励损失，每次都在每次都可以最大化预期立即值的ARM。目标是制定一个最小化遗憾的武装选择政策。为此，我们在外源马尔可夫过程（LEMP）算法下发展学习。我们理论上分析LEMP并建立遗憾的有限样本。我们表明LEMP与时间达到了对数遗憾的顺序。我们进一步分析了数控LEMP，并存在支持理论发现的仿真结果，并证明LEMP显着优于替代算法。

我们研究了多人多武装匪徒的信息共享与合作问题。我们提出了第一个算法，实现了这个问题的对数遗憾。我们的结果基于两项创新。首先，我们表明对连续消除策略的简单修改可用于允许玩家在没有碰撞的情况下估计它们的子项货间隙，直到恒定因素。其次，我们利用第一个结果来设计一种成功使用碰撞的小额奖励来协调玩家之间的通信协议，同时保留有意义的实例依赖性对数后悔保证。

富达匪徒问题是$ k $的武器问题的变体，其中每个臂的奖励通过提供额外收益的富达奖励来增强，这取决于播放器如何对该臂进行“忠诚”在过去。我们提出了两种忠诚的模型。在忠诚点模型中，额外奖励的数量取决于手臂之前播放的次数。在订阅模型中，额外的奖励取决于手臂的连续绘制的当前数量。我们考虑随机和对抗问题。由于单臂策略在随机问题中并不总是最佳，因此对抗性环境中遗憾的概念需要仔细调整。我们介绍了三个可能的遗憾和调查，这可以是偏执的偏执。我们详细介绍了增加，减少和优惠券的特殊情况（玩家在手臂的每辆M $播放后获得额外的奖励）保真奖励。对于不一定享受载体遗憾的模型，我们提供了最糟糕的下限。对于那些展示Sublinear遗憾的模型，我们提供算法并绑定他们的遗憾。

随机游戏的学习可以说是多功能钢筋学习（MARL）中最标准和最基本的环境。在本文中，我们考虑在非渐近制度的随机游戏中分散的Marl。特别是，我们在大量的一般总和随机游戏（SGS）中建立了完全分散的Q学习算法的有限样本复杂性 - 弱循环SGS，包括对所有代理商的普通合作MARL设置具有相同的奖励（马尔可夫团队问题是一个特例。我们专注于实用的同时具有挑战性地设置完全分散的Marl，既不奖励也没有其他药剂的作用，每个试剂都可以观察到。事实上，每个特工都完全忘记了其他决策者的存在。表格和线性函数近似情况都已考虑。在表格设置中，我们分析了分散的Q学习算法的样本复杂性，以收敛到马尔可夫完美均衡（NASH均衡）。利用线性函数近似，结果用于收敛到线性近似平衡 - 我们提出的均衡的新概念 - 这描述了每个代理的策略是线性空间内的最佳回复（到其他代理）。还提供了数值实验，用于展示结果。

移动边缘计算有助于用户将计算任务卸载到边缘服务器，以满足其严格的延迟要求。以前的作品主要探讨给出系统侧信息时的任务卸载（例如，服务器处理速度，蜂窝数据速率）或系统不确定性的集中卸载。但两者普遍跌倒，以处理涉及动态和不确定环境中许多共存用户的任务安置。在本文中，我们开发了考虑未知随机系统侧信息的多用户卸载框架，以实现分散的用户发起的服务放置。具体而言，我们将动态任务放置作为在线多用户多武装强盗过程，并提出基于分散的epoch的卸载（DEBO），以优化在网络延迟下进行的用户奖励。我们表明DEBO可以推断最佳用户服务器分配，从而实现了近距离的服务性能和紧密的O（log t）卸载后悔。此外，我们将DEBO概括为各种常见场景，如未知的奖励差距，动态进入或离开客户，以及公平的奖励分发，同时进一步探索用户卸载任务需要异构计算资源。特别是，我们为这些实例中的每一个完成子线性遗憾。基于实际测量的评估证实了我们在优化延迟敏感奖励的最先进方法中的卸载方案的优势。

在古典语境匪徒问题中，在每轮$ t $，学习者观察一些上下文$ c $，选择一些动作$ i $执行，并收到一些奖励$ r_ {i，t}（c）$。我们考虑此问题的变体除了接收奖励$ r_ {i，t}（c）$之外，学习者还要学习其他一些上下文$的$ r_ {i，t}（c'）$的值C'$ in设置$ \ mathcal {o} _i（c）$;即，通过在不同的上下文下执行该行动来实现的奖励\ mathcal {o} _i（c）$。这种变体出现在若干战略设置中，例如学习如何在非真实的重复拍卖中出价，最热衷于随着许多平台转换为运行的第一价格拍卖。我们将此问题称为交叉学习的上下文匪徒问题。古典上下围匪徒问题的最佳算法达到$ \ tilde {o}（\ sqrt {ckt}）$遗憾针对所有固定策略，其中$ c $是上下文的数量，$ k $的行动数量和$ $次数。我们设计并分析了交叉学习的上下文匪徒问题的新算法，并表明他们的遗憾更好地依赖上下文的数量。在选择动作时学习所有上下文的奖励的完整交叉学习下，即设置$ \ mathcal {o} _i（c）$包含所有上下文，我们显示我们的算法实现后悔$ \ tilde {o}（ \ sqrt {kt}）$，删除$ c $的依赖。对于任何其他情况，即在部分交叉学习下，$ | \ mathcal {o} _i（c）| <c $ for $（i，c）$，遗憾界限取决于如何设置$ \ mathcal o_i（c）$影响上下文之间的交叉学习的程度。我们从Ad Exchange运行一流拍卖的广告交换中模拟了我们的真实拍卖数据的算法，并表明了它们优于传统的上下文强盗算法。

Imperfect information games (IIG) are games in which each player only partially observes the current game state. We study how to learn $\epsilon$-optimal strategies in a zero-sum IIG through self-play with trajectory feedback. We give a problem-independent lower bound $\mathcal{O}(H(A_{\mathcal{X}}+B_{\mathcal{Y}})/\epsilon^2)$ on the required number of realizations to learn these strategies with high probability, where $H$ is the length of the game, $A_{\mathcal{X}}$ and $B_{\mathcal{Y}}$ are the total number of actions for the two players. We also propose two Follow the Regularize leader (FTRL) algorithms for this setting: Balanced-FTRL which matches this lower bound, but requires the knowledge of the information set structure beforehand to define the regularization; and Adaptive-FTRL which needs $\mathcal{O}(H^2(A_{\mathcal{X}}+B_{\mathcal{Y}})/\epsilon^2)$ plays without this requirement by progressively adapting the regularization to the observations.

We consider the decentralized exploration problem: a set of players collaborate to identify the best arm by asynchronously interacting with the same stochastic environment. The objective is to insure privacy in the best arm identification problem between asynchronous, collaborative, and thrifty players. In the context of a digital service, we advocate that this decentralized approach allows a good balance between the interests of users and those of service providers: the providers optimize their services, while protecting the privacy of the users and saving resources. We define the privacy level as the amount of information an adversary could infer by intercepting the messages concerning a single user. We provide a generic algorithm Decentralized Elimination, which uses any best arm identification algorithm as a subroutine. We prove that this algorithm insures privacy, with a low communication cost, and that in comparison to the lower bound of the best arm identification problem, its sample complexity suffers from a penalty depending on the inverse of the probability of the most frequent players. Then, thanks to the genericity of the approach, we extend the proposed algorithm to the non-stationary bandits. Finally, experiments illustrate and complete the analysis.

我们研究了在几个课程之一的未知会员的对手对对手的反复游戏中保证对反对者的低遗憾的问题。我们添加了我们的算法是非利用的约束，因为对手缺乏使用算法的激励，我们无法实现超过一些“公平”价值的奖励。我们的解决方案是一组专家算法（LAFF），该算法（LAFF）在一组子算法内搜索每个对手课程的最佳算法，并在检测对手剥削证据时使用惩罚政策。通过依赖对手课的基准，我们展示了除了剥削者之外的可能对手统一地掩盖了Lublinear的遗憾，我们保证对手有线性遗憾。为了我们的知识，这项工作是第一个在多智能经纪人学习中提供遗憾和非剥削性的保证。

We consider distributed linear bandits where $M$ agents learn collaboratively to minimize the overall cumulative regret incurred by all agents. Information exchange is facilitated by a central server, and both the uplink and downlink communications are carried over channels with fixed capacity, which limits the amount of information that can be transmitted in each use of the channels. We investigate the regret-communication trade-off by (i) establishing information-theoretic lower bounds on the required communications (in terms of bits) for achieving a sublinear regret order; (ii) developing an efficient algorithm that achieves the minimum sublinear regret order offered by centralized learning using the minimum order of communications dictated by the information-theoretic lower bounds. For sparse linear bandits, we show a variant of the proposed algorithm offers better regret-communication trade-off by leveraging the sparsity of the problem.

本文介绍了信息性多臂强盗（IMAB）模型，在每个回合中，玩家选择手臂，观察符号，并以符号的自我信息形式获得未观察到的奖励。因此，手臂的预期奖励是产生其符号的源质量函数的香农熵。玩家的目标是最大程度地提高与武器的熵值相关的预期奖励。在假设字母大小是已知的假设下，为IMAB模型提出了两种基于UCB的算法，该算法考虑了插件熵估计器的偏差。第一种算法在熵估计中乐观地纠正了偏置项。第二算法依赖于数据依赖性置信区间，该置信区间适应具有较小熵值的源。性能保证是通过上限为每种算法的预期遗憾提供的。此外，在Bernoulli案例中，将这些算法的渐近行为与伪遗憾的Lai-Robbins的下限进行了比较。此外，在假设\ textit {cract}字母大小的假设下是未知的，而播放器仅知道其上方的宽度上限，提出了一种基于UCB的算法，在其中，玩家的目的是减少由该算法造成的遗憾。未知的字母尺寸在有限的时间方面。数字结果说明了论文中介绍的算法的预期遗憾。

我们考虑带有背包的土匪（从此以后，BWK），这是一种在供应/预算限制下的多臂土匪的通用模型。特别是，强盗算法需要解决一个众所周知的背包问题：找到最佳的物品包装到有限尺寸的背包中。 BWK问题是众多激励示例的普遍概括，范围从动态定价到重复拍卖，再到动态AD分配，再到网络路由和调度。尽管BWK的先前工作集中在随机版本上，但我们开创了可以在对手身上选择结果的另一个极端。与随机版本和“经典”对抗土匪相比，这是一个更加困难的问题，因为遗憾的最小化不再可行。相反，目的是最大程度地减少竞争比率：基准奖励与算法奖励的比率。我们设计了一种具有竞争比O（log t）的算法，相对于动作的最佳固定分布，其中T是时间范围；我们还证明了一个匹配的下限。关键的概念贡献是对问题的随机版本的新观点。我们为随机版本提出了一种新的算法，该算法是基于重复游戏中遗憾最小化的框架，并且与先前的工作相比，它具有更简单的分析。然后，我们为对抗版本分析此算法，并将其用作求解后者的子例程。

在线学习通常需要探索以最大程度地提高长期奖励，但这是以短期“遗憾”为代价的。我们研究如何在多个小组之间分担这种探索成本。例如，在临床试验环境中，分配了亚最佳治疗的患者有效地产生了勘探成本。当患者根据种族或年龄与自然群体相关联时，自然要问任何单一群体所承担的探索成本是否“公平”。如此有动力，我们介绍了“分组”的强盗模型。我们利用公理讨价还价的理论，尤其是纳什议价解决方案，以形式化可能构成跨群体勘探成本的公平分裂的方式。一方面，我们表明，任何遗憾的政策都引起了最不公平的结果：此类政策将在可能的情况下传递最“处于弱势”的群体。更具建设性的方式，我们得出了最佳公平且同时享受“公平价格”的政策。我们通过对华法林剂量的上下文匪徒进行案例研究来说明我们的算法框架的相对优点，我们关注多个种族和年龄段的探索成本。

我们考虑随机多武装强盗（MAB）问题，延迟影响了行动。在我们的环境中，过去采取的行动在随后的未来影响了ARM奖励。在现实世界中，行动的这种延迟影响是普遍的。例如，为某个社会群体中的人员偿还贷款的能力可能历史上历史上批准贷款申请的频率频率。如果银行将贷款申请拒绝拒绝弱势群体，则可以创建反馈循环，进一步损害该群体中获取贷款的机会。在本文中，我们制定了在多武装匪徒的背景下的行动延迟和长期影响。由于在学习期间，我们将强盗设置概括为对这种“偏置”的依赖性进行编码。目标是随着时间的推移最大化收集的公用事业，同时考虑到历史行动延迟影响所产生的动态。我们提出了一种算法，实现了$ \ tilde {\ mathcal {o}}的遗憾，并显示$ \ omega（kt ^ {2/3}）$的匹配遗憾下限，其中$ k $是武器数量，$ t $是学习地平线。我们的结果通过添加技术来补充强盗文献，以处理具有长期影响的行动，并对设计公平算法有影响。

我们考虑非平稳马尔可夫决策过程中的无模型增强学习（RL）。只要其累积变化不超过某些变化预算，奖励功能和国家过渡功能都可以随时间随时间变化。我们提出了重新启动的Q学习，以上置信度范围（RestartQ-UCB），这是第一个用于非平稳RL的无模型算法，并表明它在动态遗憾方面优于现有的解决方案。具体而言，带有freedman型奖励项的restartq-ucb实现了$ \ widetilde {o}（s^{\ frac {1} {3}} {\ frac {\ frac {1} {1} {3}} {3}} {3}} {3}} {3}} {3}} {3}} {3}} {\ delta ^{\ frac {1} {3}} h t^{\ frac {2} {3}}} $，其中$ s $和$ a $分别是$ \ delta> 0 $的状态和动作的数字是变化预算，$ h $是每集的时间步数，而$ t $是时间步长的总数。我们进一步提出了一种名为Double-Restart Q-UCB的无参数算法，该算法不需要事先了解变化预算。我们证明我们的算法是\ emph {几乎是最佳}，通过建立$ \ omega的信息理论下限（s^{\ frac {1} {1} {3}}} a^{\ frac {1} {1} {3}}}}}} \ delta^{\ frac {1} {3}} h^{\ frac {2} {3}}}} t^{\ frac {2} {3}}} $，是非稳态RL中的第一个下下限。数值实验可以根据累积奖励和计算效率来验证RISTARTQ-UCB的优势。我们在相关产品的多代理RL和库存控制的示例中证明了我们的结果的力量。

我们研究了带有未知上下文的分布式随机多臂上下文匪徒的问题，其中M代理商在中央服务器的协调下合作选择最佳动作，以最大程度地减少遗憾。在我们的模型中，对手选择在可能的上下文集上的分布，而代理只观察到上下文分布，而确切的上下文是代理人未知的。例如，当上下文本身是嘈杂的测量或基于天气预报或股票市场预测中的预测机制时，就会出现这种情况。我们的目标是开发一种分布式算法，该算法选择一系列最佳动作序列以最大程度地提高累积奖励。通过执行功能向量转换并利用UCB算法，我们提出了一种具有上下文分布的随机匪徒的UCB算法，并证明我们的算法实现了$ O（D \ sqrt {mt} log^2t log^2t）$ o的遗憾和通信范围对于线性参数化的奖励函数，分别为$ o（m^{1.5} d^3）$。我们还考虑了一种情况，代理在选择动作后会观察实际情况。对于此设置，我们提出了一种修改后的算法，该算法利用其他信息来实现更严格的遗憾。最后，我们验证了算法的性能，并使用有关合成数据和现实世界Movielens数据集的大量模拟将其与其他基线方法进行了比较。

This thesis considers sequential decision problems, where the loss/reward incurred by selecting an action may not be inferred from observed feedback. A major part of this thesis focuses on the unsupervised sequential selection problem, where one can not infer the loss incurred for selecting an action from observed feedback. We also introduce a new setup named Censored Semi Bandits, where the loss incurred for selecting an action can be observed under certain conditions. Finally, we study the channel selection problem in the communication networks, where the reward for an action is only observed when no other player selects that action to play in the round. These problems find applications in many fields like healthcare, crowd-sourcing, security, adaptive resource allocation, among many others. This thesis aims to address the above-described sequential decision problems by exploiting specific structures these problems exhibit. We develop provably optimal algorithms for each of these setups with weak feedback and validate their empirical performance on different problem instances derived from synthetic and real datasets.