强化学习(RL)已用于一系列模拟的现实任务,例如传感器协调,交通光控制和按需移动服务。然而,现实世界部署很少见,因为RL与现实世界环境的动态性质斗争,需要时间学习任务并适应环境的变化。转移学习(TL)可以帮助降低这些适应时间。特别地,在多蛋白RL系统中应用TL的显着潜力,其中多个代理可以彼此共享知识,以及加入系统的新代理。为了获得最大的代理商转移,转移角色(即,确定哪些代理作为源代理并且作为目标),以及在每个特定情况下应动态地选择相关的转移内容参数(例如,转移大小)。作为完全动态转移的第一步,在本文中,我们研究了TL转移参数与固定源和目标角色的影响。具体而言,我们将每个代理环境与代理人的认知信心标记,并且我们使用不同阈值级别和样本大小来过滤共享示例。我们在两种情况下调查了这些参数的影响,标准捕食者 - 猎物RL基准以及带有200个车辆代理的乘车共享系统和10,000名乘车请求的模拟。
translated by 谷歌翻译
在本文中,我们介绍了有关典型乘车共享系统中决策优化问题的强化学习方法的全面,深入的调查。涵盖了有关乘车匹配,车辆重新定位,乘车,路由和动态定价主题的论文。在过去的几年中,大多数文献都出现了,并且要继续解决一些核心挑战:模型复杂性,代理协调和多个杠杆的联合优化。因此,我们还引入了流行的数据集和开放式仿真环境,以促进进一步的研发。随后,我们讨论了有关该重要领域的强化学习研究的许多挑战和机会。
translated by 谷歌翻译
The reinforcement learning paradigm is a popular way to address problems that have only limited environmental feedback, rather than correctly labeled examples, as is common in other machine learning contexts. While significant progress has been made to improve learning in a single task, the idea of transfer learning has only recently been applied to reinforcement learning tasks. The core idea of transfer is that experience gained in learning to perform one task can help improve learning performance in a related, but different, task. In this article we present a framework that classifies transfer learning methods in terms of their capabilities and goals, and then use it to survey the existing literature, as well as to suggest future directions for transfer learning work.
translated by 谷歌翻译
With the development of deep representation learning, the domain of reinforcement learning (RL) has become a powerful learning framework now capable of learning complex policies in high dimensional environments. This review summarises deep reinforcement learning (DRL) algorithms and provides a taxonomy of automated driving tasks where (D)RL methods have been employed, while addressing key computational challenges in real world deployment of autonomous driving agents. It also delineates adjacent domains such as behavior cloning, imitation learning, inverse reinforcement learning that are related but are not classical RL algorithms. The role of simulators in training agents, methods to validate, test and robustify existing solutions in RL are discussed.
translated by 谷歌翻译
随着自动驾驶行业的发展,自动驾驶汽车群体的潜在相互作用也随之增长。结合人工智能和模拟的进步,可以模拟此类组,并且可以学习控制内部汽车的安全模型。这项研究将强化学习应用于多代理停车场的问题,在那里,汽车旨在有效地停车,同时保持安全和理性。利用强大的工具和机器学习框架,我们以马尔可夫决策过程的形式与独立学习者一起设计和实施灵活的停车环境,从而利用多代理通信。我们实施了一套工具来进行大规模执行实验,从而取得了超过98.1%成功率的高达7辆汽车的模型,从而超过了现有的单代机构模型。我们还获得了与汽车在我们环境中表现出的竞争性和协作行为有关的几个结果,这些行为的密度和沟通水平各不相同。值得注意的是,我们发现了一种没有竞争的合作形式,以及一种“泄漏”的合作形式,在没有足够状态的情况下,代理商进行了协作。这种工作在自动驾驶和车队管理行业中具有许多潜在的应用,并为将强化学习应用于多机构停车场提供了几种有用的技术和基准。
translated by 谷歌翻译
在过去的十年中,多智能经纪人强化学习(Marl)已经有了重大进展,但仍存在许多挑战,例如高样本复杂性和慢趋同稳定的政策,在广泛的部署之前需要克服,这是可能的。然而,在实践中,许多现实世界的环境已经部署了用于生成策略的次优或启发式方法。一个有趣的问题是如何最好地使用这些方法作为顾问,以帮助改善多代理领域的加强学习。在本文中,我们提供了一个原则的框架,用于将动作建议纳入多代理设置中的在线次优顾问。我们描述了在非传记通用随机游戏环境中提供多种智能强化代理(海军上将)的问题,并提出了两种新的基于Q学习的算法:海军上将决策(海军DM)和海军上将 - 顾问评估(Admiral-AE) ,这使我们能够通过适当地纳入顾问(Admiral-DM)的建议来改善学习,并评估顾问(Admiral-AE)的有效性。我们从理论上分析了算法,并在一般加上随机游戏中提供了关于他们学习的定点保证。此外,广泛的实验说明了这些算法:可以在各种环境中使用,具有对其他相关基线的有利相比的性能,可以扩展到大状态行动空间,并且对来自顾问的不良建议具有稳健性。
translated by 谷歌翻译
交通拥堵是现代城市环境中的主要挑战。自动驾驶汽车和自动化车辆(AV)的行业范围内开发激发了AVS如何促进拥塞减少的问题。过去的研究表明,在小规模的混合交通情况下,AVS和人类驱动的车辆,执行受控多种驾驶政策的AVS的一小部分可以减轻拥堵。在本文中,我们扩展了现有方法,并在更复杂的情况下为AVS制定新的多种驾驶政策。首先,我们表明过去研究使用的拥堵指标是​​可以在开放的道路网络场景中操纵的,在该场景中,车辆动态加入并离开道路。然后,我们建议使用一个不同的指标来操纵并反映开放的网络流量效率。接下来,我们提出一种模块化转移增强学习方法,并使用它来扩展多种驾驶政策,以超越类似人类的流量和模拟现实情况下的现有方法,这是一个比过去的场景大的数量级(数百次而不是过去的情况(而不是)数十个车辆)。此外,我们的模块化转移学习方法通​​过将其数据收集集中在网络中的关键位置上,从而节省了我们实验中80%的培训时间。最后,我们首次展示了一项分布式的多重政策,从而改善了人类驱动流量的拥堵。分布式方法更现实和实用,因为它仅依赖于现有的感应和驱动功能,并且不需要添加新的通信基础架构。
translated by 谷歌翻译
The high emission and low energy efficiency caused by internal combustion engines (ICE) have become unacceptable under environmental regulations and the energy crisis. As a promising alternative solution, multi-power source electric vehicles (MPS-EVs) introduce different clean energy systems to improve powertrain efficiency. The energy management strategy (EMS) is a critical technology for MPS-EVs to maximize efficiency, fuel economy, and range. Reinforcement learning (RL) has become an effective methodology for the development of EMS. RL has received continuous attention and research, but there is still a lack of systematic analysis of the design elements of RL-based EMS. To this end, this paper presents an in-depth analysis of the current research on RL-based EMS (RL-EMS) and summarizes the design elements of RL-based EMS. This paper first summarizes the previous applications of RL in EMS from five aspects: algorithm, perception scheme, decision scheme, reward function, and innovative training method. The contribution of advanced algorithms to the training effect is shown, the perception and control schemes in the literature are analyzed in detail, different reward function settings are classified, and innovative training methods with their roles are elaborated. Finally, by comparing the development routes of RL and RL-EMS, this paper identifies the gap between advanced RL solutions and existing RL-EMS. Finally, this paper suggests potential development directions for implementing advanced artificial intelligence (AI) solutions in EMS.
translated by 谷歌翻译
多机构增强学习(MARL)已成为解决分散决策问题的有用方法。近年来提出的许多突破性算法一直在稳步增长。在这项工作中,我们仔细研究了这一快速发展,重点是在合作Marl的大量研究中采用的评估方法。通过对先前工作进行详细的荟萃分析,涵盖了从2016年至2022年接受出版的75篇论文,我们引起了人们对真正进步率的质疑的令人担忧的趋势。我们在更广泛的背景下进一步考虑了这些趋势,并从单一AGENT RL文献中获得了有关类似问题的灵感,这些建议以及仍然适用于MARL的建议。将这些建议与我们分析的新见解相结合,我们提出了合作MARL的标准化绩效评估方案。我们认为,这样的标准协议,如果被广泛采用,将大大提高未来研究的有效性和信誉,使复制和可重复性更加容易,并提高该领域的能力,通过能够通过能够准确评估进度的速度进行跨不同作品的合理比较。最后,我们在我们的项目网站上公开发布荟萃分析数据,以供未来的评估研究:https://sites.google.com/view/marl-andard-protocol
translated by 谷歌翻译
We consider the sequential decision-making problem of making proactive request assignment and rejection decisions for a profit-maximizing operator of an autonomous mobility on demand system. We formalize this problem as a Markov decision process and propose a novel combination of multi-agent Soft Actor-Critic and weighted bipartite matching to obtain an anticipative control policy. Thereby, we factorize the operator's otherwise intractable action space, but still obtain a globally coordinated decision. Experiments based on real-world taxi data show that our method outperforms state of the art benchmarks with respect to performance, stability, and computational tractability.
translated by 谷歌翻译
乘客和货物交付的可行性服务服务的无处不在的增长在运输系统领域内带来了各种挑战和机遇。因此,正在开发智能运输系统以最大限度地提高运营盈利能力,用户的便利性和环境可持续性。与riveShiening的最后一次交付的增长呼吁进行高效且凝聚力的系统,运输乘客和货物。现有方法使用静态路由方法来解决考虑到请求的需求和在路线规划期间车辆之间的货物转移。在本文中,我们为合并的商品和乘客运输提供了一种动态和需求意识的舰队管理框架,该乘客运输能够通过允许司机谈判到相互合适的价格中的决策过程中的乘客和司机。乘客接受/拒绝,(2)货物与车辆的匹配,以及货物的多跳转移,(3)基于该插入成本,在沿着它们的途径来动态地为每个车辆提供最佳路线,从而确定匹配的插入成本(4)使用深度加强学习(RL),(5)允许在每个车辆的分布推断,同时共同优化舰队目标,向预期的高乘客和商品需求调度怠速车辆。我们所提出的模型可在每个车辆内独立部署,因为这最大限度地减少了与分布式系统的增长相关的计算成本,并将其民主化决策对每个人进行决策。与各种车辆类型,商品和乘客效用的仿真表明,与不考虑联合负载运输或动态多跳路线规划的其他方法相比,我们的方法的有效性。
translated by 谷歌翻译
多代理深度增强学习(Marl)缺乏缺乏共同使用的评估任务和标准,使方法之间的比较困难。在这项工作中,我们提供了一个系统评估,并比较了三种不同类别的Marl算法(独立学习,集中式多代理政策梯度,价值分解)在各种协作多智能经纪人学习任务中。我们的实验是在不同学习任务中作为算法的预期性能的参考,我们为不同学习方法的有效性提供了见解。我们开源EPYMARL,它将Pymarl CodeBase扩展到包括其他算法,并允许灵活地配置算法实现细节,例如参数共享。最后,我们开源两种环境,用于多智能经纪研究,重点关注稀疏奖励下的协调。
translated by 谷歌翻译
我们开发了一种新的持续元学习方法,以解决连续多任务学习中的挑战。在此设置中,代理商的目标是快速通过任何任务序列实现高奖励。先前的Meta-Creenifiltive学习算法已经表现出有希望加速收购新任务的结果。但是,他们需要在培训期间访问所有任务。除了简单地将过去的经验转移到新任务,我们的目标是设计学习学习的持续加强学习算法,使用他们以前任务的经验更快地学习新任务。我们介绍了一种新的方法,连续的元策略搜索(Comps),通过以增量方式,在序列中的每个任务上,通过序列的每个任务来消除此限制,而无需重新访问先前的任务。 Comps持续重复两个子程序:使用RL学习新任务,并使用RL的经验完全离线Meta学习,为后续任务学习做好准备。我们发现,在若干挑战性连续控制任务的旧序列上,Comps优于持续的持续学习和非政策元增强方法。
translated by 谷歌翻译
我们研究了在国内捐助服务服务中引起的车辆路由问题的随机变体。我们考虑的问题结合了以下属性。就客户是随机的,但不仅限于预定义的集合,因此请求服务的客户是可变的,因为它们可能出现在给定的服务领域的任何地方。此外,需求量是随机的,并且在拜访客户时会观察到。目的是在满足车辆能力和时间限制的同时最大化预期的服务需求。我们将此问题称为VRP,具有高度可变的客户基础和随机需求(VRP-VCSD)。对于这个问题,我们首先提出了马尔可夫决策过程(MDP)的配方,该制定代表了一位决策者建立所有车辆路线的经典集中决策观点。虽然结果配方却很棘手,但它为我们提供了开发新的MDP公式的地面,我们称其为部分分散。在此公式中,动作空间被车辆分解。但是,由于我们执行相同的车辆特定政策,同时优化集体奖励,因此权力下放是不完整的。我们提出了几种策略,以减少与部分分散的配方相关的国家和行动空间的维度。这些产生了一个更容易解决的问题,我们通过加强学习来解决。特别是,我们开发了一种称为DECQN的Q学习算法,具有最先进的加速技术。我们进行了彻底的计算分析。结果表明,DECN的表现大大优于三个基准策略。此外,我们表明我们的方法可以与针对VRP-VCSD的特定情况开发的专业方法竞争,在该情况下,客户位置和预期需求是事先知道的。
translated by 谷歌翻译
在带有电动车队的乘车系统中,充电是一个复杂的决策过程。大多数电动汽车(EV)出租车服务要求驾驶员做出利己主义决定,从而导致分散的临时充电策略。车辆之间通常缺乏或不共享移动性系统的当前状态,因此无法做出最佳的决定。大多数现有方法都不将时间,位置和持续时间结合到全面的控制算法中,也不适合实时操作。因此,我们提出了一种实时预测性充电方法,用于使用一个名为“闲置时间开发(ITX)”的单个操作员进行乘车服务,该方法预测了车辆闲置并利用这些时期来收获能量的时期。它依靠图形卷积网络和线性分配算法来设计最佳的车辆和充电站配对,以最大程度地提高利用的空闲时间。我们通过对纽约市现实世界数据集的广泛模拟研究评估了我们的方法。结果表明,就货币奖励功能而言,ITX的表现优于所有基线方法至少提高5%(相当于6,000个车辆操作的$ 70,000),该奖励奖励功能的建模旨在复制现实世界中乘车系统的盈利能力。此外,与基线方法相比,ITX可以将延迟至少减少4.68%,并且通常通过促进顾客在整个车队中更好地传播乘客的舒适度。我们的结果还表明,ITX使车辆能够在白天收获能量,稳定电池水平,并增加需求意外激增的弹性。最后,与表现最佳的基线策略相比,峰值负载减少了17.39%,这使网格操作员受益,并为更可持续的电网使用铺平了道路。
translated by 谷歌翻译
The electrification of shared mobility has become popular across the globe. Many cities have their new shared e-mobility systems deployed, with continuously expanding coverage from central areas to the city edges. A key challenge in the operation of these systems is fleet rebalancing, i.e., how EVs should be repositioned to better satisfy future demand. This is particularly challenging in the context of expanding systems, because i) the range of the EVs is limited while charging time is typically long, which constrain the viable rebalancing operations; and ii) the EV stations in the system are dynamically changing, i.e., the legitimate targets for rebalancing operations can vary over time. We tackle these challenges by first investigating rich sets of data collected from a real-world shared e-mobility system for one year, analyzing the operation model, usage patterns and expansion dynamics of this new mobility mode. With the learned knowledge we design a high-fidelity simulator, which is able to abstract key operation details of EV sharing at fine granularity. Then we model the rebalancing task for shared e-mobility systems under continuous expansion as a Multi-Agent Reinforcement Learning (MARL) problem, which directly takes the range and charging properties of the EVs into account. We further propose a novel policy optimization approach with action cascading, which is able to cope with the expansion dynamics and solve the formulated MARL. We evaluate the proposed approach extensively, and experimental results show that our approach outperforms the state-of-the-art, offering significant performance gain in both satisfied demand and net revenue.
translated by 谷歌翻译
在包装交付,交通监控,搜索和救援操作以及军事战斗订婚等不同应用中,对使用无人驾驶汽车(UAV)(无人机)的需求越来越不断增加。在所有这些应用程序中,无人机用于自动导航环境 - 没有人类互动,执行特定任务并避免障碍。自主无人机导航通常是使用强化学习(RL)来完成的,在该学习中,代理在域中充当专家在避免障碍的同时导航环境。了解导航环境和算法限制在选择适当的RL算法以有效解决导航问题方面起着至关重要的作用。因此,本研究首先确定了无人机导航任务,并讨论导航框架和仿真软件。接下来,根据环境,算法特征,能力和不同无人机导航问题的应用程序对RL算法进行分类和讨论,这将帮助从业人员和研究人员为其无人机导航使用情况选择适当的RL算法。此外,确定的差距和机会将推动无人机导航研究。
translated by 谷歌翻译
未来的互联网涉及几种新兴技术,例如5G和5G网络,车辆网络,无人机(UAV)网络和物联网(IOT)。此外,未来的互联网变得异质并分散了许多相关网络实体。每个实体可能需要做出本地决定,以在动态和不确定的网络环境下改善网络性能。最近使用标准学习算法,例如单药强化学习(RL)或深入强化学习(DRL),以使每个网络实体作为代理人通过与未知环境进行互动来自适应地学习最佳决策策略。但是,这种算法未能对网络实体之间的合作或竞争进行建模,而只是将其他实体视为可能导致非平稳性问题的环境的一部分。多机构增强学习(MARL)允许每个网络实体不仅观察环境,还可以观察其他实体的政策来学习其最佳政策。结果,MAL可以显着提高网络实体的学习效率,并且最近已用于解决新兴网络中的各种问题。在本文中,我们因此回顾了MAL在新兴网络中的应用。特别是,我们提供了MARL的教程,以及对MARL在下一代互联网中的应用进行全面调查。特别是,我们首先介绍单代机Agent RL和MARL。然后,我们回顾了MAL在未来互联网中解决新兴问题的许多应用程序。这些问题包括网络访问,传输电源控制,计算卸载,内容缓存,数据包路由,无人机网络的轨迹设计以及网络安全问题。
translated by 谷歌翻译
在自主驾驶场中,人类知识融合到深增强学习(DRL)通常基于在模拟环境中记录的人类示范。这限制了在现实世界交通中的概率和可行性。我们提出了一种两级DRL方法,从真实的人类驾驶中学习,实现优于纯DRL代理的性能。培训DRL代理商是在Carla的框架内完成了机器人操作系统(ROS)。对于评估,我们设计了不同的真实驾驶场景,可以将提出的两级DRL代理与纯DRL代理进行比较。在从人驾驶员中提取“良好”行为之后,例如在信号交叉口中的预期,该代理变得更有效,并且驱动更安全,这使得这种自主代理更适应人体机器人交互(HRI)流量。
translated by 谷歌翻译
The deployment flexibility and maneuverability of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) increased their adoption in various applications, such as wildfire tracking, border monitoring, etc. In many critical applications, UAVs capture images and other sensory data and then send the captured data to remote servers for inference and data processing tasks. However, this approach is not always practical in real-time applications due to the connection instability, limited bandwidth, and end-to-end latency. One promising solution is to divide the inference requests into multiple parts (layers or segments), with each part being executed in a different UAV based on the available resources. Furthermore, some applications require the UAVs to traverse certain areas and capture incidents; thus, planning their paths becomes critical particularly, to reduce the latency of making the collaborative inference process. Specifically, planning the UAVs trajectory can reduce the data transmission latency by communicating with devices in the same proximity while mitigating the transmission interference. This work aims to design a model for distributed collaborative inference requests and path planning in a UAV swarm while respecting the resource constraints due to the computational load and memory usage of the inference requests. The model is formulated as an optimization problem and aims to minimize latency. The formulated problem is NP-hard so finding the optimal solution is quite complex; thus, this paper introduces a real-time and dynamic solution for online applications using deep reinforcement learning. We conduct extensive simulations and compare our results to the-state-of-the-art studies demonstrating that our model outperforms the competing models.
translated by 谷歌翻译