强化学习笔记：self-attention + multi-agent RL（中心化训练）

Posted 2022-06-06 UQI-LIUWJ

0 前言

多智能体系统中有 m 个智能体，每个智能 体有自己的观测()和动作。 我们考虑 非合作关系 的multi-agent RL。如果做中心化训练，需要用到 m 个状态价值网络

或 m 个动作价值网络

 

由于是非合作关系， m 个价值网络有各自的参数，而且它们的输出各不相同。我们首先 以状态价值网络 v 为例讲解神经网络的结构。

1 不使用自注意力的状态价值网络

每个价值网络是一个独立的神经网络，有自己的参数。 底层提取特征的卷积网络可以在 m 个价值网络中共享（即复用），而上层的全连接网络不能共享。 神经网络的输入是所有智能体的观测的连接 (Concatenation)， 输出是实数

1.1 不足之处

• 智能体数量 m 越大，神经网络 的参数越多。
  • 神经网络的输入是 m 个观测的连接，它们被映射到特征向量 x 。
  • m 越大，我们就必 须把向量 x 维度设置得越大，否则 x 无法很好地概括的完整信息。
  • x 维度越大，全连接网络的参数就越多，神经网络就越难训练（即需要收集更多的经 验才能训练好神经网络）。

• 当 m 很大的时候，并非所有智能体的观测 都与第 i 号智能体密切相关。
  • 第 i 号智能体应当学会判断哪些智能体最相关，并重点关注密切相关的智能体，避 免决策受无关的智能体干扰。
• 图 17.7 中价值网络的输入是，即所有观测的连接。如果交换其中 和 的位置，那么价值网络输出的 会发生变化，这是没有道理的。理想情况下，只要，那么交换和  的位置就不该改变第 i 号价值网络的输出值

 

 2 使用自注意力的状态价值网络

 

•  输入仍然是所有智能体的观测 。对于所有的 i，用一个卷积网络把 oi映射到特征向量 xi。这些卷积网络的参数都是相同的。
• 自注意力层的输入是向量序列 ，输出是序列。向量 ci 依 赖于所有的观测 ，但是 c i 主要取决于最密切相关的一个或几个 x 。
• 第 i 号全连接网络把向量 c i 作为输入，输出一个实数 ，作为第 i 号价值网络的输出。在非合作关系的设定下，m 个价值网络是不同的，因此 m 个全连接网络不共享参数。

3 使用自注意力的动作价值网络