在非常大型游戏中近似NASH平衡的最新技术利用神经网络来学习大致最佳政策（策略）。一条有前途的研究线使用神经网络来近似反事实遗憾最小化（CFR）或其现代变体。 Dream是目前唯一的基于CFR的神经方法，它是免费模型，因此可以扩展到非常大型游戏的Dream，它在估计的遗憾目标上训练神经网络，由于从Monte Carlo CFR继承的重要性采样术语，该遗憾目标可能具有极高的差异（MCCFR）（MCCFR） ）。在本文中，我们提出了一种无偏模的方法，该方法不需要任何重要的采样。我们的方法（Escher）是原则上的，并且可以保证在表格情况下具有很高概率的近似NASH平衡。我们表明，具有Oracle值函数的Escher表格版本的估计遗憾的差异明显低于具有Oracle值函数的结果采样MCCFR和表格Dream的结果。然后，我们表明，埃舍尔的深度学习版本优于先前的艺术状态 - 梦和神经虚拟的自我游戏（NFSP） - 随着游戏规模的增加，差异变得戏剧化。
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在竞争激烈的两种环境中，基于\ emph {double oracle（do）}算法的深度强化学习（RL）方法，例如\ emph {policy space响应oracles（psro）}和\ emph {任何时间psro（apsro）}，迭代地将RL最佳响应策略添加到人群中。最终，这些人口策略的最佳混合物将近似于NASH平衡。但是，这些方法可能需要在收敛之前添加所有确定性策略。在这项工作中，我们介绍了\ emph {selfplay psro（sp-psro）}，这种方法可在每次迭代中的种群中添加大致最佳的随机策略。SP-PSRO并不仅对对手的最少可剥削人口混合物添加确定性的最佳反应，而是学习了大致最佳的随机政策，并将其添加到人群中。结果，SPSRO从经验上倾向于比APSRO快得多，而且在许多游戏中，仅在几次迭代中收敛。
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游戏历史悠久的历史悠久地作为人工智能进步的基准。最近，使用搜索和学习的方法在一系列完美的信息游戏中表现出强烈的表现，并且使用游戏理论推理和学习的方法对特定的不完美信息扑克变体表示了很强的性能。我们介绍游戏玩家，一个通用算法，统一以前的方法，结合导游搜索，自助学习和游戏理论推理。游戏播放器是实现大型完美和不完美信息游戏中强大实证性能的第一个算法 - 这是一项真正的任意环境算法的重要一步。我们证明了游戏玩家是声音，融合到完美的游戏，因为可用的计算时间和近似容量增加。游戏播放器在国际象棋上达到了强大的表现，然后击败了最强大的公开可用的代理商，在头上没有限制德克萨斯州扑克（Slumbot），击败了苏格兰院子的最先进的代理人，这是一个不完美的信息游戏，说明了引导搜索，学习和游戏理论推理的价值。
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离线增强学习（离线RL）是一个新兴领域，由于其能够从早期收集的数据集中学习行为，该领域最近开始在各个应用领域中引起关注。当与环境进一步交互（计算或其他方式），不安全或完全不可行时，必须使用记录数据。离线RL被证明非常成功，为解决以前棘手的现实世界问题铺平了道路，我们旨在将此范式推广到多代理或多人游戏设置。由于缺乏标准化数据集和有意义的基准，因此在这一领域进行的研究很少，因为进展受到阻碍。在这项工作中，我们将术语“离线平衡发现（OEF）”创造，以描述该区域并构建多个数据集，这些数据集由使用多种既定方法在各种游戏中收集的策略组成。我们还提出了一种基准方法 - 行为克隆和基于模型的算法的合并。我们的两种基于模型的算法 - OEF-PSRO和OEF-CFR - 是在离线学习的背景下，广泛使用的平衡发现算法深入CFR和PSRO的适应。在经验部分中，我们评估了构造数据集上基准算法的性能。我们希望我们的努力可以帮助加速大规模平衡发现的研究。数据集和代码可在https://github.com/securitygames/oef上获得。
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我们介绍了DeepNash，这是一种能够学习从头开始播放不完美的信息游戏策略的自主代理，直到人类的专家级别。 Stratego是人工智能（AI）尚未掌握的少数标志性棋盘游戏之一。这个受欢迎的游戏具有$ 10^{535} $节点的巨大游戏树，即，$ 10^{175} $倍的$倍于GO。它具有在不完美的信息下需要决策的其他复杂性，类似于德克萨斯州Hold'em扑克，该扑克的游戏树较小（以$ 10^{164} $节点为单位）。 Stratego中的决策是在许多离散的动作上做出的，而动作与结果之间没有明显的联系。情节很长，在球员获胜之前经常有数百次动作，而Stratego中的情况则不能像扑克中那样轻松地分解成管理大小的子问题。由于这些原因，Stratego几十年来一直是AI领域的巨大挑战，现有的AI方法几乎没有达到业余比赛水平。 Deepnash使用游戏理论，无模型的深钢筋学习方法，而无需搜索，该方法学会通过自我播放来掌握Stratego。 DeepNash的关键组成部分的正则化NASH Dynamics（R-NAD）算法通过直接修改基础多项式学习动力学来收敛到近似NASH平衡，而不是围绕它“循环”。 Deepnash在Stratego中击败了现有的最先进的AI方法，并在Gravon Games平台上获得了年度（2022年）和历史前3名，并与人类专家竞争。
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反事实遗憾最小化（CFR）在解决大规模不完美信息游戏（IIG）方面取得了许多令人着迷的结果。神经网络近似CFR（神经CFR）是通过概括类似状态之间的决策信息来降低计算和存储器消耗的有希望的技术之一。目前的神经CFR算法必须近似累积遗憾。然而，大规模IIG的高效和准确近似仍然是一个艰难的挑战。本文提出了一种新的CFR变体递归CFR（RECFR）。在RECFR中，学习递归替代值（RSV）并用于替换累积遗憾。证明RECFR可以以$ O（\ FRAC {1} {\ SQRT {T}}）$的速率收敛到纳什均衡。基于RECFR，提出了一种具有自动启动学习，神经RECFR-B的新的无模式神经CFR。由于RSV的递归和非累积性质，神经RECFR-B具有比其他神经CFR的较低方差训练目标。实验结果表明，神经RECFR-B以低得多的训练成本与最先进的神经CFR算法竞争。
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本文提出了用于学习两人零和马尔可夫游戏的小说，端到端的深钢筋学习算法。我们的目标是找到NASH平衡政策，这些策略不受对抗对手的剥削。本文与以前在广泛形式的游戏中找到NASH平衡的努力不同，这些游戏具有树结构的过渡动态和离散的状态空间，本文着重于具有一般过渡动态和连续状态空间的马尔可夫游戏。我们提出了（1）NASH DQN算法，该算法将DQN与nash finding subroutine集成在一起的联合价值函数； （2）NASH DQN利用算法，该算法还采用了指导代理商探索的剥削者。我们的算法是理论算法的实用变体，这些变体可以保证在基本表格设置中融合到NASH平衡。对表格示例和两个玩家Atari游戏的实验评估证明了针对对抗对手的拟议算法的鲁棒性，以及对现有方法的优势性能。
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反事实遗憾最小化（CFR）}是在具有不完美信息的两个玩家零和游戏中查找近似NASH均衡的流行方法。 CFR通过迭代地遍历全游戏树来解决游戏，这限制了其在更大的游戏中的可扩展性。在将CFR应用于以前解决大型游戏时，大型游戏首先被抽象成小型游戏。其次，CFR用于解决抽象游戏。最后，解决方案策略被映射到原始大规模游戏。然而，该过程需要相当大的专家知识，抽象的准确性与专业知识密切相关。此外，抽象还失去了某些信息，最终会影响解决方案策略的准确性。对此问题，最近的方法，\纺织{Deep CFR}通过将深神经网络直接应用于完整游戏中的CFR来缓解抽象和专家知识的需求。在本文中，我们介绍了\ Texit {神经网络反事实遗憾最小化（NNCFR）}，一种改进的\ Texit {Deep CFR}，通过构造Dueling NetWok作为价值网络而具有更快的收敛性。此外，通过组合价值网络和蒙特卡罗来设计评估模块，这减少了值网络的近似误差。此外，新的损失函数是在提议的\ Texit {NNCFR}中的培训策略网络的过程中设计的，这可能很好，使策略网络更稳定。进行了广泛的实验测试，以表明\ Textit {nncfr}会聚得更快，并且比\ texit {deep cfr}更稳定，并且在测试中倾斜\ yexit {deep cfr} uperforms游戏。
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2020-06-08
深度加强学习（RL）的最新进展导致许多2人零和游戏中的相当大的进展，如去，扑克和星际争霸。这种游戏的纯粹对抗性质允许概念上简单地应用R1方法。然而，现实世界的设置是许多代理商，代理交互是复杂的共同利益和竞争方面的混合物。我们认为外交，一个旨在突出由多种代理交互导致的困境的7人棋盘游戏。它还具有大型组合动作空间和同时移动，这对RL算法具有具有挑战性。我们提出了一个简单但有效的近似最佳响应操作员，旨在处理大型组合动作空间并同时移动。我们还介绍了一系列近似虚构游戏的政策迭代方法。通过这些方法，我们成功地将RL申请到外交：我们认为我们的代理商令人信服地令人信服地表明，游戏理论均衡分析表明新过程产生了一致的改进。
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Researchers have demonstrated that neural networks are vulnerable to adversarial examples and subtle environment changes, both of which one can view as a form of distribution shift. To humans, the resulting errors can look like blunders, eroding trust in these agents. In prior games research, agent evaluation often focused on the in-practice game outcomes. While valuable, such evaluation typically fails to evaluate robustness to worst-case outcomes. Prior research in computer poker has examined how to assess such worst-case performance, both exactly and approximately. Unfortunately, exact computation is infeasible with larger domains, and existing approximations rely on poker-specific knowledge. We introduce ISMCTS-BR, a scalable search-based deep reinforcement learning algorithm for learning a best response to an agent, thereby approximating worst-case performance. We demonstrate the technique in several two-player zero-sum games against a variety of agents, including several AlphaZero-based agents.
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考虑到人类行为的例子，我们考虑在多种代理决策问题中建立强大但人类的政策的任务。仿制学习在预测人类行为方面有效，但可能与专家人类的实力不符，而自助学习和搜索技术（例如，alphakero）导致强大的性能，但可能会产生难以理解和协调的政策。我们在国际象棋中显示，并通过应用Monte Carlo树搜索产生具有更高人为预测准确性的策略并比仿制政策更强大的kl差异，基于kl发散的正规化搜索策略。然后我们介绍一种新的遗憾最小化算法，该算法基于来自模仿的政策的KL发散规范，并显示将该算法应用于无按压外交产生的策略，使得在基本上同时保持与模仿学习相同的人类预测准确性的策略更强。
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通过少数院校拥有不懈的努力，最近在设计超人AIS中的重大进展，在无限制的德克萨斯州举行（NLTH）中，是大规模不完美信息游戏研究的主要测试平台。然而，新研究人员对新的研究人员来说仍然有挑战性，因为没有与现有方法相比，这严重阻碍了本研究区域的进一步发展。在这项工作中，我们展示了OpenHoldem，一个用于使用NLTH的大规模不完美信息游戏研究的集成工具包。 OpenHoldem对这一研究方向进行了三个主要贡献：1）用于彻底评估不同NLTH AIS，2）用于NLTH AI的四个公开可用的强大基线的标准化评估方案，以及3）一个在线测试平台，公众易于使用API nlth ai评估。我们在Holdem.Ia.ac.CN发布了OpenHoldem，希望它有助于进一步研究该领域的未解决的理论和计算问题，并培养对手建模和人机互动学习等关键研究问题。
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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.
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钢筋学习（RL）最近在许多人工智能应用中取得了巨大成功。 RL的许多最前沿应用涉及多个代理，例如，下棋和去游戏，自主驾驶和机器人。不幸的是，古典RL构建的框架不适合多代理学习，因为它假设代理的环境是静止的，并且没有考虑到其他代理的适应性。在本文中，我们介绍了动态环境中的多代理学习的随机游戏模型。我们专注于随机游戏的简单和独立学习动态的发展：每个代理商都是近视，并为其他代理商的战略选择最佳响应类型的行动，而不与对手进行任何协调。为随机游戏开发收敛最佳响应类型独立学习动态有限的进展。我们展示了我们最近提出的简单和独立的学习动态，可保证零汇率随机游戏的融合，以及对此设置中的动态多代理学习的其他同时算法的审查。一路上，我们还重新审视了博弈论和RL文学的一些古典结果，以适应我们独立的学习动态的概念贡献，以及我们分析的数学诺克特。我们希望这篇审查文件成为在博弈论中研究独立和自然学习动态的重新训练的推动力，对于具有动态环境的更具挑战性的环境。
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We study the problem of training a principal in a multi-agent general-sum game using reinforcement learning (RL). Learning a robust principal policy requires anticipating the worst possible strategic responses of other agents, which is generally NP-hard. However, we show that no-regret dynamics can identify these worst-case responses in poly-time in smooth games. We propose a framework that uses this policy evaluation method for efficiently learning a robust principal policy using RL. This framework can be extended to provide robustness to boundedly rational agents too. Our motivating application is automated mechanism design: we empirically demonstrate our framework learns robust mechanisms in both matrix games and complex spatiotemporal games. In particular, we learn a dynamic tax policy that improves the welfare of a simulated trade-and-barter economy by 15%, even when facing previously unseen boundedly rational RL taxpayers.
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在最近在两人，零和游戏中取得成功的驱动下，人工智能在游戏中的工作越来越重视产生基于平衡策略的算法。但是，这种方法在培养通用游戏或两个以上玩家的能力的玩家中的效果较小，而不是在两人游戏中的零和零游戏中。一个有吸引力的替代方法是考虑自适应算法，以确保相对于修改行为可以实现的方面的强劲表现。这种方法还导致了游戏理论分析，但是在关节学习动力学而不是均衡的代理行为引起的相关性游戏中。我们在一般的顺序决策环境中发展并倡导这一对学习的事后理性理性框架。为此，我们在广泛的游戏中重新检查了介导的平衡和偏差类型，从而获得了更完整的理解和解决过去的误解。我们提出了一组示例，说明了文献中每种平衡的独特优势和劣势，并证明没有可牵引的概念可以包含所有其他概念。这一探究线在与反事实遗憾最小化（CFR）家族中算法相对应的偏差和平衡类的定义中达到顶点，将它们与文献中的所有其他人联系起来。更详细地研究CFR进一步导致相关游戏中合理性的新递归定义，该定义以自然适用于后代评估的方式扩展了顺序合理性。
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事后观察合理性是一种玩一般游戏的方法，该游戏规定了针对一组偏差的单个代理的无重格学习动态，并进一步描述了具有介导的平衡的多个代理商之间的共同理性行为。为了在依次的决策设置中发展事后理性学习，我们将行为偏差形式化为一般偏差，尊重广泛形式游戏的结构。将时间选择的概念整合到反事实遗憾的最小化（CFR）中，我们介绍了广泛的遗憾最小化（EFR）算法，该算法对于任何给定的行为偏差都具有与集合的复杂性紧密相关的计算相关的行为偏差。我们识别行为偏差子集，部分序列偏差类型，这些类型还包含先前研究的类型并导致长度中等的游戏中有效的EFR实例。此外，我们对基准游戏中不同偏差类型实例化的EFR进行了彻底的经验分析，我们发现更强大的类型通常会引起更好的性能。
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本文研究了用于多机构增强学习的政策优化算法。我们首先在全信息设置中提出了针对两人零和零和马尔可夫游戏的算法框架，其中每次迭代均使用一个策略更新，使用某个矩阵游戏算法在每个状态下进行策略更新，并带有一个带有特定的值更新步骤学习率。该框架统一了许多现有和新的政策优化算法。我们表明，只要矩阵游戏算法在每种状态下，该算法的州平均策略会收敛到游戏的近似NASH平衡（NE），只要矩阵游戏算法在每个状态下都具有低称重的遗憾价值更新。接下来，我们证明，该框架与每个状态（和平滑值更新）的乐观跟踪定制领导者（oftrl）算法可以找到$ \ Mathcal {\ widetilde {o}}（t^{ - 5 /6}）$ t $迭代中的$近似NE，并且具有稍微修改的值更新规则的类似算法可实现更快的$ \ Mathcal {\ widetilde {o}}}}（t^{ - 1}）$收敛率。这些改进了当前最佳$ \ Mathcal {\ widetilde {o}}}（t^{ - 1/2}）$对称策略优化类型算法的速率。我们还将此算法扩展到多玩家通用-SUM Markov游戏，并显示$ \ MATHCAL {\ widetilde {o}}}（t^{ - 3/4}）$收敛率与粗相关均衡（CCE）。最后，我们提供了一个数值示例来验证我们的理论并研究平滑价值更新的重要性，并发现使用“渴望”的价值更新（等同于独立的自然策略梯度算法）也可能会大大减慢收敛性，即使在$ h = 2 $层的简单游戏。
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已经引入了平均野外游戏（MFG），以有效地近似战略代理人。最近，MFG中学习平衡的问题已经获得了动力，尤其是使用无模型增强学习（RL）方法。使用RL进一步扩展的一个限制因素是，解决MFG的现有算法需要混合近似数量的策略或$ Q $价值。在非线性函数近似的情况下，这远非微不足道的属性，例如，例如神经网络。我们建议解决这一缺点的两种方法。第一个从历史数据蒸馏到神经网络的混合策略，将其应用于虚拟游戏算法。第二种是基于正规化的在线混合方法，不需要记忆历史数据或以前的估计。它用于扩展在线镜下降。我们从数值上证明，这些方法有效地可以使用深RL算法来求解各种MFG。此外，我们表明这些方法的表现优于文献中的SOTA基准。
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在不完美的信息游戏中最近的最近结果仅适用于，或评估，扑克和扑克和扑克等游戏，如骗子的骰子。我们争辩说，连续的贝叶斯游戏构成了一类自然游戏，以概括这些结果。特别地，该模型允许优雅地制定反事实遗忘最小化算法，称为公共州CFR（PS-CFR），其自然地将其自身用于有效的实现。经验，通过公共国家CFR求解10 ^ 7个态的扑克排放量需要3分钟和700 MB，而VANILLA CFR的可比版本需要5.5小时和20 GB。此外，CFR的公共规定开辟了利用域特异性假设的可能性，导致在扑克和其他领域的香草CFR上渐近复杂性（和进一步的实证加速）二次减少。总体而言，这表明能够将扑克代表作为顺序贝叶斯游戏在基于CFR的方法的成功中发挥了关键作用。最后，我们将公共州CFR扩展到一般广泛形式的游戏，争论这种延伸享有一些 - 但不是全部的歌曲贝叶斯游戏的福利。
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