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

  • 余承东:和特斯拉相比,华为遥遥领先

    前段时间,华为又给市场吃下一颗“五年内不造车”的定心丸。言辞凿凿,争议却颇多。 有人质疑,华为此举是为转移视线,想蛰伏静待时机;也有人认为,华为海外手机业务遭受重创,汽车业务要拿下更多订单,不得不这样做。 但或许,华为压根没想这么多。比起妥协式造车,华为不造车的答案呼之欲出。毕竟这早已不是要在制造功底上分出高低的时代。智能化水平是未来汽车唯一的裁判。 ADS…

    2023年4月21日
    0
  • 「汽车销量」4月德国新车销量同比提升13%

    据外媒报道,随着交付瓶颈的缓解和消费者对纯电动汽车的需求持续上升,德国乘用车销量在4月份同比增长了13%。 德国汽车运输管理局KBA的数据显示,4月该国新车注册量为202,947辆。值得注意的是,尽管德国政府在今年1月份大幅降低了纯电动汽车的补贴,4月该国纯电动汽车销量依然同比提升了34%,至29,740辆,市场份额达到了14.7%。 德国插电式混合动力汽车…

    2023年5月6日
    0
  • 特斯拉的王牌?20万元以内的Model 2即将登场

    当特斯拉的触角向下延伸,叩响十几万元电动汽车市场的大门,比亚迪还会有优势吗? 这是一个值得探索的问题,不仅关乎品牌扩大产品阵容的战略思考,还关系着品牌“向上”与“下探”在市场需求端引起的差异化反馈。既代表了品牌的选择,也是一场有关机会和挑战的较量。 2022年全年,国内新能源汽车市场以每月超过20%的渗透率稳步增长。经过疫情、缺芯以及汽车产业链的重构,9月份…

    2023年4月5日
    0
  • 日系车在中国还能活多久?

    在汽油车的世界里,日本汽车制造商是王者。过去三年,丰田汽车一直是全球最大的汽车公司,本田汽车和日产汽车仍是全球最畅销汽车。 但随着向电动汽车的转型加速,日本巨头正面临着特斯拉公司和比亚迪公司等电动汽车新贵的激烈竞争。中国是世界上最大的汽车市场,去年售出的乘用车中有四分之一是电动汽车。预计到2023年,电动汽车销量将攀升至900万辆,占整个市场的35%。 本田…

    汽车资讯 2023年3月25日
    0
  • ​上汽拟牵头设立产业基金,聚焦汽车电子、半导体等领域

    3月9日,上汽集团公告,为进一步提高公司在汽车产业布局上的延展度及灵活度,公司子公司上汽金控、华域上海、东华汽车、中联电子拟与战新基金、现代产业基金、重庆渝富等共同出资设立“河南尚颀汇融尚成一号产业基金合伙企业(有限合伙)”。 该基金聚焦汽车电子、半导体、新能源及产业链延伸相关领域,重点挖掘自动驾驶、智能座舱、低碳出行及与产业链相关的半导体、信息安全等细分赛…

    2023年3月28日
    0