[论文解读] The Impact of Local Information on the Performance of Multiagent Systems.

Vinod Ramaswamy, Dario Paccagnan+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 3, 2017

Game Theory and Applications参考文献 28被引用 9

一句话总结

本文研究了局部信息如何影响多智能体集合覆盖问题中的性能保证，表明有限的智能体信息会导致合扰性与稳定性之间的权衡。通过引入一种仅共享最低限度系统级信息的通信协议，系统运营商能够突破这一权衡边界，显著提升集体效率保证。

ABSTRACT

How does the control architecture of a multiagent system impact the achievable performance guarantees? In this paper we answer this question relative to a class of resource allocation problems, termed multiagent set covering problems. More specifically, we demonstrate how the degree of information available to each agent imposes constraints on the achievable efficiency guarantees associated with the emergent collective behavior. We measure these efficiency guarantees using the well-known metrics of price of anarchy and price of stability, which seek to bound the performance of the worst and best performing equilibria, respectively. Our first result demonstrates that when agents only know local information about the resources they can select, a system operator is forced to manage an inherent trade-off between the price of anarchy and price of stability, i.e., improving the quality of the worst equilibria comes at the expenses of the best equilibria. Our second result demonstrates that a system operator can move well beyond this price of anarchy / price of stability frontier by designing a communication protocol that provides agents with a limited amount of system-level information beyond these local quantities.

研究动机与目标

• 理解控制架构如何影响多智能体系统中的性能保证。
• 分析局部信息可用性对多智能体集合覆盖问题中均衡效率的影响。
• 识别当智能体仅拥有局部信息时，合扰性与稳定性之间的固有权衡。
• 探索在何种条件下以及如何通过有限的系统级通信提升集体性能，超越此权衡边界。

提出的方法

• 本研究将多智能体集合覆盖问题建模为一类资源分配问题。
• 使用合扰性与稳定性价格作为性能度量，以界定最坏情况与最好情况均衡结果的边界。
• 引入一种通信协议，使智能体在已有局部知识的基础上获得有限的系统级信息。
• 正式分析由此产生的性能权衡，并证明通信协议如何推动效率边界的提升。

实验结果

研究问题

• RQ1 当多智能体集合覆盖问题中的智能体仅能访问局部信息时，可实现何种性能保证？
• RQ2 在局部信息条件下，合扰性与稳定性价格之间是否存在根本性权衡？
• RQ3 一种仅共享最低限度系统级信息的通信协议，是否能够使系统性能超越仅基于局部信息的权衡边界？
• RQ4 有限系统级信息的引入如何影响最坏情况与最好情况均衡结果？

主要发现

• 当智能体仅拥有局部信息时，合扰性与稳定性之间存在固有的权衡，即改善其中一个会损害另一个。
• 合扰性与稳定性价格受智能体信息有限性的制约，从而限制了系统整体效率的保证。
• 通过引入一种向智能体提供少量系统级信息的通信协议，系统运营商能够突破仅依赖局部信息所定义的性能边界。
• 该通信协议显著提升了集体效率，使系统能够同时实现更优的最坏情况与最好情况均衡。