美国研究人员解决博弈困境,可更好地推理无人驾驶汽车等自动系统

盖世汽车讯 为理解自动驾驶汽车如何在复杂道路上行驶,研究人员经常会使用一种数学模型——博弈论,此种模型代表了理性的代理人为实现目标而采取的战略行为。

Dejan Milutinovic教授(图片来源:加州大学圣鲁克兹分校)

据外媒报道,美国加州大学圣鲁克兹分校电子与计算机工程系教授Dejan Milutinovic长期以来一直与同事们研究博弈论的复杂子集——微分博弈论,该理论与运动中的游戏玩家有关。其中一种游戏名为贴墙追踪游戏,是一种相对简单的游戏模式,即速度较快的追踪者的目标就是抓住速度较慢的逃跑者,而逃跑者被限制必须贴着墙移动。

自从该游戏在60年前被人首次阐释以来,游戏中一直有一个困境——游戏中一组位置被认为并非是最优解的位置。不过,现在,Milutinovic教授与同事发表了一篇新论文证明该长期存在的困境实际上并不存在,还介绍了一种新分析方法,证明贴墙追踪游戏总会有一种确定的解决方案。该发现为解决微分博弈领域中存在的其他类似挑战打开了大门,还能够让人们更好地推理无人驾驶汽车等自动驾驶系统。

博弈论被用于对经济学、政治学、计算机科学和工程学等各种领域内的行为进行推理。在博弈论中,纳什均衡是被最普遍认可的概念之一。该概念由数学家约翰纳什提出,定义了博弈中所有参与者以最少的遗憾完成博弈的最优策略。不选择最优策略的任何玩家最终都会后悔,因此,理性的玩家都会积极选择均衡策略。

该概念适用于贴墙追踪游戏,经典的纳什均衡策略恰好用于游戏中的两个玩家,追踪者与逃跑者,描述了双方几乎在所有位置上的最佳策略。不过,在追踪者与逃跑者之间有一组位置,在经典的分析中并没有得出最优的博弈策略,从而出现了困境。该组位置被称为奇异曲面,多年来,研究界都接受了该困境是真实存在的。

不过,Milutinovic与同事不愿意接受这一点。他表示:“这让我们感到困扰,因为我们认为如果逃跑者知道有一个奇异曲面,就可能去到该奇异曲面并错用了该面。逃跑者能够迫使你去到你不知道如何采取最佳行动的奇异曲面,那么大家就不知道在更复杂的游戏中此种情况会有什么影响。”

因此,Milutinovic与同事想出了一种新方法来解决该问题。他们采用了一种贴墙追踪游戏出现时并不存在的数学概念。通过使用Hamilton–Jacobi–Isaacs方程的粘性解,并引入求解奇异曲面的损失率分析,他们发现一个在游戏所有环境下都可以确定的最优解,从而解决了该困境。

偏微分方程的粘性解是一个数学概念,直到20世纪80年代才出现,提供了一个Hamilton–Jacobi–Isaacs方程解的独特推理线。众所周知,该概念与最优控制和博弈论问题的推理有关。

使用粘性解,也就是函数,来解决博弈论问题涵盖用微积分来求此类函数的导数。当与游戏相关的粘性解具有定义良好的导数时,很容易就能找到最佳博弈解决方案。但在贴墙追踪游戏中,情况并非如此,没有定义良好的导数导致了该困境。

通常而言,当困境存在时,一个实用的方法是玩家随机选择一种可能出现的行动,并接受此类决定带来的损失。但是出现了一个问题:如果出现了损失,每个理性的玩家都会希望将损失降至最小。

因此,为了找出玩家如何将损失最小化,研究人员分析了Hamilton-Jacobi-Isaacs方程在导数未明确定义的奇异曲面周围的粘性解。然后,在方程的奇异曲面状态上引入损失率分析。他们发现,当每个参与者都将自己的损失降至最低时,他们在奇异曲面上的行动就会有明确的博弈策略。

研究人员发现,此种将损失最小化的行为不仅定义了奇异曲面的最佳博弈行动,也与经典分析中找到的每种可能状态下的最优博弈行动相一致。

Milutinovic与同事还对探索拥有奇异曲面的其他博弈论问题感兴趣,在此类情况下他们的新方法能够得到应用。

免责声明:本文由用户上传,如有错误请指正,如有侵权,请联系删除!

(0)
上一篇 2023年3月28日 16:03
下一篇 2023年3月28日 16:03

相关推荐

  • 汽车开卷!智能化对垒哪家强?

    “汽车行业的淘汰赛刚开始。”小鹏汽车董事长何小鹏曾公开表示,“300万的年销售规模只是车企的入场券,全球300到500万销量是基础,不然难以存活。” 在理想汽车看来,2023年-2025年是智能汽车三年淘汰赛,到2025年,真正头部的前5家企业基本会确认下来。“而在这场淘汰赛中,企业的技术、产品、交付能力三者缺一不可。”理想汽车商业副总裁刘杰如是说。 焦虑早…

    2023年5月8日
    0
  • “含金量”超标!HAOMO AI DAY又双叒邀请到行业AI大牛带来技术分享

    2023年1月5日,新年伊始,作为行业技术发展的风向标与交流平台的第七届HAOMO AI DAY,又双叒邀请到了行业顶尖AI大佬来分享全球前沿自动驾驶技术,一同见证中国自动驾驶技术的成长与壮大。一起来看看他们又有什么新的洞察与见闻吧。 这次大会开场很不一般,中国互联网协会副理事长何桂立将到场并带来开场致辞,分享对自动驾驶领域最新洞见及建议。 王飞跃教授,中国…

    2023年4月4日
    0
  • 福瑞泰克张林:行业最根本的变化是从汽车从机械主导变为软件主导

    在4月2日的中国电动汽车百人会论坛上,福瑞泰克智能系统有限公司董事长张林以“在不确定性的时代寻找确定性”为标题进行了主题演讲。 张林认为,整个行业发生最根本的变化其实是从汽车从机械主导变为软件主导。汽车过去是一个机械产品,今天更像一个电子产品,大家可以看到,软件的含量在BOM成本中占的比重越来越高,尤其是ADAS和智能座舱,它的软件含量和占比最高,到2030…

    2023年4月16日
    0
  • 速立达:重新定义2025年智能驾驶的三大技术引擎

    从具身智能到全域互联,速立达如何以技术创新推动汽车产业跨越式发展?

    2025年5月24日
    0
  • 「油价调整」重要通知,油价降了!加满一箱油省6.5元

    根据国家发改委消息,新一轮成品油调价窗口将于今天(4月28日)24时开启。国家发改委价格监测中心监测,本轮成品油调价周期内(4月17日—4月27日)国际油价下降。平均来看,伦敦布伦特、纽约WTI油价比上轮调价周期下降3.69%。   央视财经记者从国家发改委获悉,本次油价调整具体情况如下:汽油下调160元/吨,柴油下调155元/吨。   全国平均来看:   …

    2023年4月28日
    0