进化游戏理论一直是将经典游戏理论与多动力系统中的学习动力描述相结合的成功工具。前提是一些相互作用玩家的对称结构，许多研究一直集中在使用简化的启发式收益表作为分析相互作用动态的输入。然而，即使对于最先进的方法，也有两个限制。首先，分析简化的收益表时存在不准确性。其次，没有现有的工作能够处理2种人口多人游戏不对称游戏。在本文中，我们填补了启发式收益表和动态分析之间的空白，而无需任何不准确。此外，我们为$ m $ $ n $ n $ 2人群的多人游戏提出了一个通用框架。然后，我们将方法与一些经典游戏中的最新方法进行了比较。最后，为了说明我们的方法，我们对Wolfpack和Starcraft II进行了经验游戏理论分析，这两者都涉及复杂的多基因相互作用。

尽管自1970年代以来就已经知道，普通付款游戏中的全球最佳策略概况是纳什均衡，但全球最优性是严格的要求，它限制了结果的适用性。在这项工作中，我们表明任何本地最佳的对称策略概况也是（全局）NASH平衡。此外，我们证明了这一结果对通用收益和本地最佳的扰动是可靠的。应用于机器学习，我们的结果为任何梯度方法提供了全球保证，该方法在对称策略空间中找到了局部最佳。尽管该结果表明单方面偏差的稳定性，但我们仍然确定了广泛的游戏类别，这些游戏混合了当地的最佳选择，在不对称的偏差下是不稳定的。我们通过在一系列对称游戏中运行学习算法来分析不稳定性的普遍性，并通过讨论结果对多代理RL，合作逆RL和分散的POMDP的适用性来得出结论。

在常见和冲突的利益（混合动机环境）最近在多智能经纪人学习中获得了相当大的关注的情况下，在普通和冲突的环境中的合作。然而，通常研究的混合动机环境具有单一的合作结果，所有代理商可以同意。许多现实世界的多代理环境是讨价还价的问题（BPS）：它们有几个帕累托最优的收益档案，代理具有冲突的偏好。我们认为当规范性分歧的空间导致存在多个竞争合作均衡的空间时，典型的合作诱导学习算法未能在BPS中合作，并经过凭经验说明这个问题。要纠正问题，我们介绍了规范适应性政策的概念。规范适应性政策能够根据不同情况下的不同规范表现，从而为解决规范性分歧的机会创造了机会。我们开发一类规范适应性政策，并在实验中展示，这些实验性显着增加了合作。然而，规范适应性无法解决从利用率和合作稳健性之间产生的基本权衡产生的残余议价失败。

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。

DeepMind的游戏理论与多代理团队研究多学科学习的几个方面，从计算近似值到游戏理论中的基本概念，再到在富裕的空间环境中模拟社会困境，并在困难的团队协调任务中培训3-D类人动物。我们小组的一个签名目的是使用DeepMind在DeepMind中提供的资源和专业知识，以深入强化学习来探索复杂环境中的多代理系统，并使用这些基准来提高我们的理解。在这里，我们总结了我们团队的最新工作，并提出了一种分类法，我们认为这重点介绍了多代理研究中许多重要的开放挑战。

我们研究多个代理商在多目标环境的同时学习的问题。具体来说，我们考虑两种药剂重复播放一个多目标的正常形式的游戏。在这样的游戏，从联合行动所产生的收益都向量值。以基于效用的方法，我们假设效用函数存在映射向量标公用事业和考虑旨在最大限度地提高预期收益载体的效用代理。作为代理商不一定知道他们的对手的效用函数或策略，他们必须学会互动的最佳策略对方。为了帮助代理商在适当的解决办法到达，我们介绍四种新型偏好通信协议双方的合作以及自身利益的沟通。每一种方法描述了一个代理在他们的行动以及如何另一代理响应通信偏好的特定协议。这些协议是一组对不沟通基线代理5个标杆游戏随后对其进行评估。我们发现，偏好通信可以彻底改变学习的过程，并导致其没有在此设置先前观测环纳什均衡的出现。另外，还要在那里代理商必须学会当通信的通信方案。对于与纳什均衡游戏的代理，我们发现通信可以是有益的，但很难知道什么时候剂有不同的最佳平衡。如果不是这种情况，代理变得冷漠通信。在游戏没有纳什均衡，我们的结果表明，整个学习率的差异。当使用更快的学习者，我们观察到明确的沟通，在50％左右的时间变得越来越普遍，因为它可以帮助他们在学习的妥协联合政策。较慢的学生保留这种模式在较小的程度，但显示增加的冷漠。

我们考虑估算人类代理偏好的问题，从战略系统数据反复相互作用。最近，证明了一种称为“量子遗憾”的新估计方法，对人类代理的估计比假设代理是合理的并且达到纳什均衡的经典方法产生更准确的估计;然而，这种方法尚未与考虑人类戏剧行为方面的方法进行比较。在本文中，我们为此目的利用行为经济学的均衡概念，并询问它们与量子后悔和纳什均衡方法相比的操作。我们开发了基于建立的行为均衡模型的四种估计方法，从观察到的正常形式游戏数据中推断人类的公用事业。我们研究的均衡模型是量子响应平衡，动作采样平衡，回报采样平衡和脉冲平衡平衡。我们表明，在这些概念中的一些概念中，推断通过封闭式公式进行分析地实现，而在其他方面则在其他方面只能算法算法。我们使用2x2游戏的实验数据来评估这些行为均衡方法的估计成功。结果表明，它们产生的估计比纳什均衡的估计更准确。与量子后悔方法的比较表明，行为方法具有更好的击中率，但模量遗憾的方法在整体平均平均误差方面表现更好，我们讨论了方法之间的差异。

最近的多人游戏的理论和应用方面的最新进步，从电子运动到多种子体生成的对抗网络，我们专注于团队零和游戏中的最大优化。在这类游戏中，玩家分为两支队伍，在同一支队内等等，对手团队的相反标志。与TextBook二手零和游戏不同，在我们的类中找到纳什均衡可以被证明是CLS-Hard，即，它不太可能具有用于计算NASH均衡的多项式时间算法。此外，在该广义框架中，使用梯度下降上升（GDA），其乐观变体和额外梯度，我们建立了即使是渐近的最后一次迭代或时间平均收敛到纳什均衡。具体来说，我们展示了一个诱导效用是\ emph {non}的团队游戏系列\ \ emph {non}有吸引力的\ {per-se}混合的纳什均衡，作为底层优化景观的严格鞍点。利用控制理论的技术，我们通过设计局部收敛的修改GDA来补充这些负面结果，以纳入均衡。最后，我们讨论了我们的框架与AI架构的联系，其中与多助理生成对冲网络这样的团队竞争结构。

游戏理论到目前为止在各个领域都发现了许多应用，包括经济学，工业，法学和人工智能，每个玩家都只关心自己对非合作或合作方式的兴趣，但对其他玩家没有明显的恶意。但是，在许多实际应用中，例如扑克，国际象棋，逃避者追求，毒品拦截，海岸警卫队，网络安全和国防，球员通常都具有对抗性立场，也就是说，每个球员的自私行动不可避免地或故意造成损失或对其他球员造成严重破坏。沿着这条线，本文对在对抗性游戏中广泛使用的三种主要游戏模型（即零和零正常形式和广泛形式游戏，stackelberg（Security）游戏，零和差异游戏）提供了系统的调查。观点，包括游戏模型的基本知识，（近似）平衡概念，问题分类，研究前沿，（近似）最佳策略寻求技术，普遍的算法和实际应用。最后，还讨论了有关对抗性游戏的有希望的未来研究方向。

我们考虑战略设置，其中几个用户在重复的在线互动中聘用，辅助最小化的代理商代表他们反复发挥“游戏”。我们研究了代理人的重复游戏的动态和平均结果，并将其视为诱导用户之间的元游戏。我们的主要焦点是用户可以在此元游戏中从“操纵”他们自己的代理商中可以受益于他们自己的代理商。我们正式定义了普通游戏的这种“用户代理元荟萃游戏”模型，讨论了自动化代理动态的不同概念下的属性，并分析了2x2游戏中用户的均衡，其中动态收敛到a单均衡。

We study the problem of computing an approximate Nash equilibrium of continuous-action game without access to gradients. Such game access is common in reinforcement learning settings, where the environment is typically treated as a black box. To tackle this problem, we apply zeroth-order optimization techniques that combine smoothed gradient estimators with equilibrium-finding dynamics. We model players' strategies using artificial neural networks. In particular, we use randomized policy networks to model mixed strategies. These take noise in addition to an observation as input and can flexibly represent arbitrary observation-dependent, continuous-action distributions. Being able to model such mixed strategies is crucial for tackling continuous-action games that lack pure-strategy equilibria. We evaluate the performance of our method using an approximation of the Nash convergence metric from game theory, which measures how much players can benefit from unilaterally changing their strategy. We apply our method to continuous Colonel Blotto games, single-item and multi-item auctions, and a visibility game. The experiments show that our method can quickly find high-quality approximate equilibria. Furthermore, they show that the dimensionality of the input noise is crucial for performance. To our knowledge, this paper is the first to solve general continuous-action games with unrestricted mixed strategies and without any gradient information.

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。

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。

当今许多大型系统的设计，从交通路由环境到智能电网，都依赖游戏理论平衡概念。但是，随着$ n $玩家游戏的大小通常会随着$ n $而成倍增长，标准游戏理论分析实际上是不可行的。最近的方法通过考虑平均场游戏，匿名$ n $玩家游戏的近似值，在这种限制中，玩家的数量是无限的，而人口的状态分布，而不是每个单独的球员的状态，是兴趣。然而，迄今为止研究最多的平均场平衡的平均场nash平衡的实际可计算性通常取决于有益的非一般结构特性，例如单调性或收缩性能，这是已知的算法收敛所必需的。在这项工作中，我们通过开发均值相关和与粗相关的平衡的概念来研究平均场比赛的替代途径。我们证明，可以使用三种经典算法在\ emph {ash All Games}中有效地学习它们，而无需对游戏结构进行任何其他假设。此外，我们在文献中已经建立了对应关系，从而获得了平均场 - $ n $玩家过渡的最佳范围，并经验证明了这些算法在简单游戏中的收敛性。

经验和实验证据表明，人工智能算法学会收取超竞争价格。在本文中，我们开发了一种理论模型来通过自适应学习算法研究勾结。使用流体近似技术，我们表征了一般游戏的连续时间学习成果，并确定勾结的主要驱动力：协调偏见。在一个简单的主导策略游戏中，我们展示了算法估计之间的相关性如何导致持续的偏见，从长远来看持续犯罪行动。我们证明，使用反事实收益来告知其更新的算法避免了这种偏见并融合了主导策略。我们设计了一种带有反馈的机制：设计师揭示了事前信息以帮助反事实计算。我们表明，这种机制实现了社会最佳。最后，我们将我们的框架应用于文献中研究和拍卖的两个模拟，并分析结果合理化。

We propose a multi-agent reinforcement learning dynamics, and analyze its convergence properties in infinite-horizon discounted Markov potential games. We focus on the independent and decentralized setting, where players can only observe the realized state and their own reward in every stage. Players do not have knowledge of the game model, and cannot coordinate with each other. In each stage of our learning dynamics, players update their estimate of a perturbed Q-function that evaluates their total contingent payoff based on the realized one-stage reward in an asynchronous manner. Then, players independently update their policies by incorporating a smoothed optimal one-stage deviation strategy based on the estimated Q-function. A key feature of the learning dynamics is that the Q-function estimates are updated at a faster timescale than the policies. We prove that the policies induced by our learning dynamics converge to a stationary Nash equilibrium in Markov potential games with probability 1. Our results demonstrate that agents can reach a stationary Nash equilibrium in Markov potential games through simple learning dynamics under the minimum information environment.

具有很多玩家的非合作和合作游戏具有许多应用程序，但是当玩家数量增加时，通常仍然很棘手。由Lasry和Lions以及Huang，Caines和Malham \'E引入的，平均野外运动会（MFGS）依靠平均场外近似值，以使玩家数量可以成长为无穷大。解决这些游戏的传统方法通常依赖于以完全了解模型的了解来求解部分或随机微分方程。最近，增强学习（RL）似乎有望解决复杂问题。通过组合MFGS和RL，我们希望在人口规模和环境复杂性方面能够大规模解决游戏。在这项调查中，我们回顾了有关学习MFG中NASH均衡的最新文献。我们首先确定最常见的设置（静态，固定和进化）。然后，我们为经典迭代方法（基于最佳响应计算或策略评估）提供了一个通用框架，以确切的方式解决MFG。在这些算法和与马尔可夫决策过程的联系的基础上，我们解释了如何使用RL以无模型的方式学习MFG解决方案。最后，我们在基准问题上介绍了数值插图，并以某些视角得出结论。

GTFLAT, as a game theory-based add-on, addresses an important research question: How can a federated learning algorithm achieve better performance and training efficiency by setting more effective adaptive weights for averaging in the model aggregation phase? The main objectives for the ideal method of answering the question are: (1) empowering federated learning algorithms to reach better performance in fewer communication rounds, notably in the face of heterogeneous scenarios, and last but not least, (2) being easy to use alongside the state-of-the-art federated learning algorithms as a new module. To this end, GTFLAT models the averaging task as a strategic game among active users. Then it proposes a systematic solution based on the population game and evolutionary dynamics to find the equilibrium. In contrast with existing approaches that impose the weights on the participants, GTFLAT concludes a self-enforcement agreement among clients in a way that none of them is motivated to deviate from it individually. The results reveal that, on average, using GTFLAT increases the top-1 test accuracy by 1.38%, while it needs 21.06% fewer communication rounds to reach the accuracy.

在博弈论中的精髓结果是von Neumann的Minmax定理，这些定理使得零和游戏承认基本上独特的均衡解决方案。古典学习结果对本定理构建，以表明在线无后悔动态会聚到零和游戏中的时间平均意义上的均衡。在过去几年中，一个关键的研究方向专注于表征这种动态的日常行为。一般结果在这个方向上表明，广泛的在线学习动态是循环的，并且在零和游戏中正式的Poincar {e}复发。在具有时间不变均衡的定期零和游戏的情况下，我们分析了这些在线学习行为的稳健性。该模型概括了通常的重复游戏制定，同时也是参与者之间反复竞争的现实和自然模型，这取决于外源性环境变化，如日期效果，周到一周的趋势和季节性。有趣的是，即使在最简单的这种情况下，也可能失败的时间平均收敛性，尽管有均衡是固定的。相比之下，使用新颖的分析方法，我们表明Poincar \'{E}尽管这些动态系统的复杂性，非自主性质，但是普及的复发概括。

在各种策略中，学会对任何混合物进行最佳作用是竞争游戏中重要的实践兴趣。在本文中，我们提出了同时满足两个Desiderata的单纯形式：i）学习以单个条件网络为代表的战略性不同的基础政策；ii）使用同一网络，通过基础策略的单纯形式学习最佳反应。我们表明，由此产生的条件策略有效地包含了有关对手的先前信息，从而在具有可拖动最佳响应的游戏中几乎可以针对任意混合策略的最佳回报。我们验证此类政策在不确定性下表现出色，并在测试时使用这种灵活性提供了见解。最后，我们提供的证据表明，对任何混合政策学习最佳响应是战略探索的有效辅助任务，这本身可以导致更多的性能人群。