随机无梯度方法:多智能体在动态网络中的优化

0 下载量 126 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 390KB PDF 举报
"随机无梯度方法在动态网络中的多智能体优化" 在本文"Randomized Gradient-Free Method for Multiagent Optimization Over Time-Varying Networks"中,作者Deming Yuan和Daniel W.C. Ho针对多智能体系统在动态网络环境下的优化问题提出了一种新的随机无梯度方法。该方法的核心是在每个更新步骤中,使用随机无梯度 oracle 替代传统的子梯度(Subgradients, SGs),以解决非光滑但具有Lipschitz连续性的函数的最小化问题,同时考虑了约束集的凸性状态。 多智能体优化问题通常涉及到多个智能体协作,共同最小化一个由各自目标函数组成的总和。在动态网络中,智能体之间的交互拓扑会随时间变化,这增加了问题的复杂性。传统的分布式优化方法依赖于智能体能够计算其目标函数的梯度或子梯度,但在某些情况下,这可能是不切实际或者过于昂贵的。因此,作者提出的随机无梯度方法提供了一个替代方案,允许智能体在没有精确梯度信息的情况下进行优化。 方法的关键在于使用随机无梯度 oracle,这是一种不需要直接梯度信息就能估计目标函数梯度的方法。通过对这些估计值的随机采样,智能体可以在每次迭代中更新其状态。尽管这种方法引入了额外的随机性,作者证明了它能够收敛到多智能体优化问题的一个近似解,误差水平与平滑参数和每个智能体目标函数的Lipschitz常数有关。 文章进一步讨论了平均一致性(Average Consensus)的概念,这是分布式算法中的一个重要组成部分,它允许智能体在通信限制下达成对全局信息的一致估计。在动态网络环境中,平均一致性仍然是一个挑战,但它是实现有效分布式优化的关键。 通过数值示例,作者展示了所提方法在实际问题中的有效性,证明了即使在网络拓扑变化的情况下,该方法也能有效地找到接近最优的解决方案。 总结来说,这篇论文提供了一种创新的分布式优化策略,尤其适用于那些不能或不想直接计算梯度的多智能体系统。这种方法不仅拓宽了分布式优化的应用范围,还为解决动态网络环境中的复杂问题提供了新的工具。