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8 月 27 日发表的论文《Multi-Agent Target Assignment and Path Finding for Intelligent Warehouse: A Cooperative Multi-Agent Deep Reinforcement Learning Perspective》冷落了一种基于合作多智能体深度强化学习(RL)的设施,初次将TAPF问题建模为合作多智能体深度RL问题,并同期处分宗旨分派和旅途计议。具体立异点包括:
初次建模:论文初次将TAPF问题建模为合作多智能体深度RL问题,填补了现存研究的空缺。
物理动态特质:在旅途计议阶段,论文辩论了机器东说念主的物理动态特质(如速率和加快度),这在以往研究中较为罕见。
本质考据:通过本质考据,论文设施在各式任务诞生中阐述雅致,宗旨分派合理,旅途接近最短,且比基线设施更高效。
这些立异点不仅为智能仓库中的TAPF问题提供了新的处分念念路,也展示了合作多智能体深度RL在实质应用中的后劲。
论文的研究团队来自哈尔滨工业大学(深圳)结果科学与工程系,成员包括Qi Liu, Jianqi Gao, Dongjie Zhu, Xizheng Pang, Pengbin Chen, Jingxiang Guo, Yanjie Li。团队在多智能体系统、深度强化学习和智能仓库时刻方面具有丰富的研究训导和时刻积聚。通过本研究,团队展示了其在智能仓库领域的立异才智和时刻实力,为昔时的研究和应用奠定了坚实基础。
布景与动机传统仓库时刻主要依赖于传送带、叉车和固定的货架系统来完成物料搬运和存储。这些系统固然在一定进度上提高了仓储遵循,但其局限性也十分光显。率先,传统仓库系统朦拢生动性,难以相宜握住变化的订单需乞降仓储布局诊疗。其次,传送带和固定货架系统的扩张性差,加多新的存储空间或搬运旅途往往需要大规模的硬件矫正。此外,传统仓库系统的自动化进度有限,依赖无数东说念主工操作,导致东说念主力资本高且容易出现东说念主为乖张。智能仓库系统的上风智能仓库系统通过引入多智能体系统(如自主移动机器东说念主),克服了传统仓库时刻的诸多局限性。智能仓库的主要上风包括:高生动性:智能仓库中的自主移动机器东说念主不错左阐述时需求动态诊疗搬运旅途和任务分派,相宜性强。高扩张性:智能仓库系统不错通过加多或减少机器东说念主数目来生动诊疗仓储才智,无需大规模硬件矫正。高遵循:多智能体系统无意并行处理多个任务,显贵提高了仓储操作遵循。低东说念主力资本:智能仓库系统的高度自动化减少了对东说念主工操作的依赖,缩小了东说念主力资本和东说念主为乖张的风险。现存TAPF问题处分设施的不及在智能仓库中,宗旨分派与旅途计议(TAPF)问题是确保多个机器东说念主高效协同责任的要道。相干词现存的TAPF问题处分设施存在一些不及之处。分离处理:传统设施时常将宗旨分派和旅途计议分开处理,忽略了两者之间的相互影响。这种设施可能导致次优的处分有计议,无法充分优化举座遵循。物理动态特质忽略:好多现存设施在旅途计议中忽略了机器东说念主的物理动态特质(如速率和加快度),导致计议旅途不够精准,影响实质实施遵循。时候遵循低:传统设施在处理复杂任务场景时,计较时候速即加多,难以得志实质应用中的及时性要求。论文冷落的基于合作多智能体深度强化学习的设施,旨在同期处分宗旨分派和旅途计议问题,并辩论机器东说念主的物理动态特质,从而克服现存设施的不及,提高智能仓库系统的举座遵循和实用性。TAPF问题的建模宗旨分派与旅途计议(TAPF)问题是智能仓库系统中的中枢问题之一。TAPF问题包括两个主要部分:多智能体任务分派(MATA)和多智能体旅途寻找(MAPF)。在MATA中,系统需要左证订单需求为每个智能体分派特定任务,而在MAPF中,系统需要计议每个智能体的旅途,确保其在实施任务时不会与其他智能体发生突破。TAPF问题时常是NP难问题,特殊视频具有广泛的搜索空间,径直求解荒谬费事。传统设施时常将这两个问题分开处理,但这种设施忽略了任务分派和旅途计议之间的相互影响,可能导致次优的处分有计议。图片
黑丝高跟图1:将TAPF建模为MARL问题多智能体强化学习(MARL)是一种处理多个智能体在共同环境中交互的学习设施。MARL的宗旨是学习一个计策,使通盘智能体无意协同责任,完成共同宗旨。MARL不错通过以下几个要道元素来建模。景况空间(S):默示系统的通盘可能景况。动作空间(A):默示智能体不错实施的通盘可能动作。景况编削函数(P):模样系统从一个景况编削到另一个景况的概率。奖励函数(r):界说智能体在实施某个动作后获取的奖励。扣头因子(γ):用于均衡即时奖励和昔时奖励的权重。时候范围(T):默示决策经过的时候跨度。在MARL中,每个智能体左证其不雅测到的环境景况选定动作,并通过与环境和其他智能体的交互来学习最优计策。合作多智能体深度强化学习(Cooperative MARL)尽头适用于需要多个智能体协同责任的场景,如智能仓库中的TAPF问题。在智能仓库的TAPF问题中,辩论智能体的物理动态特质(如速率和加快度)关于提高旅途计议的精准性和实质实施遵循至关进军。传统设施时常只柔柔智能体的下一个位置,而忽略了其物理动态特质,这可能导致计议旅途不够精准,影响实质实施遵循。论文冷落的设施初次在TAPF问题中辩论了智能体的物理动态特质。具体来说,智能体的动作空间是辘集的,默示智能体在四个基本方进取的移动速率。通过计较智能体的速率和加快度,不错更准确地计议其旅途,确保旅途计议的实质可行性和高效性。图片
图2:智能体的物理能源学通过将TAPF问题建模为合作多智能体深度强化学习问题,并辩论智能体的物理动态特质,论文冷落的设施无意更有用地处分智能仓库中的宗旨分派与旅途计议问题,提高系统的举座遵循和实用性。具体设施1. TAPF问题的MARL建模景况空间、动作空间与奖励函数的界说在论文中,宗旨分派与旅途计议(TAPF)问题被建模为一个合作多智能体强化学习(MARL)问题。具体来说,系统的景况空间(S)、动作空间(A)和奖励函数(r)被界说如下:景况空间(S):每个智能体的不雅测包含其自己的位置和速率、通盘任务的相对位置、其他智能体的相对位置以及临近羁系物的相对位置。通过这些不雅测,智能体无意感知其周围环境并作念出决策。动作空间(A):智能体的动作空间是辘集的,默示智能体在四个基本方进取的移动速率(左、右、下、上)。最终动作是四个标的速率的向量和。奖励函数(r):奖励函数被界说为多个部分的组合,包括任务凯旋奖励、任务到智能体的距离奖励、智能体与羁系物碰撞的刑事背负以及智能体之间碰撞的刑事背负。具体公式如下:凯旋奖励:图片
其中n默示得志条目的元素数目。
距离奖励:图片
碰撞刑事背负(羁系物):图片
其中n默示得志条目的元素数目。
碰撞刑事背负(智能体):图片
其中n默示得志条目的元素数目。
智能体的物理动态特质论文初次在TAPF问题中辩论了智能体的物理动态特质。具体来说,智能体的动作不单是是位置的变化,还包括速率和加快度的计较。通过计较智能体在四个基本方进取的力(F⃗x, F⃗−x, F⃗y, F⃗−y),左证牛顿第二定律不错得到加快度,然后通过加快度计较速率,最终得到智能体的动作。这种设施使得旅途计议愈加精准,无意更好地反馈实质实施中的物理特质。图片
图3:智能体的动作空间2. 使用MADDPG算法处分TAPF问题计策收集与驳斥者收集的更新在论文中,使用多智能体深度笃定性计策梯度(MADDPG)算法来处分TAPF问题。由于智能体是同质的,它们不错分享沟通的计策收集,从而提高学习遵循。具体来说,计策参数通过蚁集驳斥者Q进行迭代更新,驳斥者参数通过最小化耗损函数进行优化:计策参数的更新公式为:图片
其中,xt和at折柳默示通盘智能体在时候步t的不雅测和动作的拼接,D默示包含样本的重放缓冲区。
驳斥者参数的优化公式为:图片
其中,yt为宗旨驳斥者收集的值,界说为:图片
奖励分享与实施阶段的计策在磨真金不怕火经过中,智能体通过分享奖励来学习合作计策。在实施阶段,仅使用计策收集π,其输入为各智能体的不雅测,输出为施加在智能体上的力。左证智能体的物理动态特质,不错计较出智能体的动作。具体来说在实施阶段,每个智能体仅依赖其局部不雅测进行决策,从而达成漫衍实施。图片
图4:任务和智能体的距离矩阵。通过这种设施,论文冷落的处分有计议无意同期处分宗旨分派和旅途计议问题,提高智能仓库系统的举座遵循和实用性。本质结果1. 宗旨分派与旅途计议性能考据为了考据论文设施在宗旨分派与旅途计议(TAPF)问题上的性能,研究团队在不同难度的智能仓库场景中进行了本质。本质诞生了五个不同难度的场景:两个智能体-两个任务、两个智能体-四个任务、五个智能体-五个任务、五个智能体-十个任务和五个智能体-二十个任务。本质结果透露,在通盘不同难度的场景中,论文设施的平均薪金值均呈现出单调加多的趋势,考据了设施的褂讪性。具体阐述如下:粗浅任务(如两个智能体-两个任务):宗旨分派和旅途计议均阐述雅致,任务分派合理,旅途接近最短。复杂任务(如五个智能体-二十个任务):尽管任务难度慢慢加多,论文设施也曾无意合理分派任务,并计议出接近最短的旅途。这些结果标明,论文设施在各式任务诞生中均能有用处分TAPF问题,具有较高的相宜性和褂讪性。2. 合作才智考据为了考据智能体在突破场景下的合作才智,研究团队假想了一个特定的突破场景。在该场景中,两个智能体的任务旅途势必会发生突破。本质结果透露,智能体无意在突破点相互逃避,然后不时导航到各自的任务点,凯旋完成任务。具体阐述为:智能体1和智能体2:在突破点相互逃避,折柳沿着红色和青色轨迹完成导航任务。这一结果考据了论文设施在合作多智能体深度强化学习中的有用性,智能体无意在复杂环境中学会合作,幸免突破,提高任务完收遵循。3. 时候遵循考据时候遵循是实质应用中一个进军的考量成分。研究团队将论文设施与传统设施在时候枉然上的阐述进行了对比。传统设施先处分宗旨分派问题(TA),然后进行旅途计议(PF),而论文设施同期处分这两个问题。本质结果透露:粗浅任务(如两个智能体-两个任务):传统设施的时候枉然不错给与。复杂任务(如五个智能体-二十个任务):传统设施的时候枉然速即加多,难以得志及时性要求。比较之下,论文设施在通盘不同难度的任务中均能高效地提供计策,考据了那时候遵循。这些结果标明,论文设施在时候遵循上具有显贵上风,无意更好地得志实质应用中的需求。本质结果展示了论文设施在智能仓库中的潜在应用价值。通过同期处分宗旨分派和旅途计议问题,并辩论智能体的物理动态特质,论文设施不仅提高了系统的举座遵循和褂讪性,还展示了其在实质应用中的高效性和实用性。这为智能仓库系统的进一步发展和优化提供了新的念念路和时刻扶持。商榷与昔时责任论文设施初次将宗旨分派与旅途计议(TAPF)问题建模为合作多智能体深度强化学习(MARL)问题,无意同期处分这两个要道问题,幸免了传统设施平分离处理带来的次优解。在旅途计议中辩论了智能体的物理动态特质(如速率和加快度),使得计议旅途愈加精准,无意更好地反馈实质实施中的物理特质。本质结果标明,论文设施在各式任务诞生中均阐述出较高的时候遵循,无意得志实质应用中的及时性要求。智能体在突破场景中无意学会合作,幸免旅途突破,提高任务完收遵循。尽管论文设施在时候遵循上阐述优异,但在处理大规模智能体和任务时,计较复杂度仍然较高,可能需要进一步优化算法以提高可扩张性。论文设施在特定的智能仓库环境中阐述雅致,但在不同类型的仓库环境中,可能需要对算法进行诊疗和优化,以相宜不同的应用场景。深度强化学习设施时常需要无数的磨真金不怕火时候和计较资源,论文设施在实质应用中可能需要较长的磨真金不怕火周期。进一步优化算法以缩小计较复杂度,提高可扩张性,使其无意处理更大规模的智能体和任务。研究何如使算法在不同类型的智能仓库环境中具有更好的相宜性,普及其通用性。探索及时学习和在线更新的设施,使智能体无意在实质操作中握住学习和优化计策,普及系统的动态响应才智。联接视觉、语音等多模态信息,普及智能体的感知才智和决策精度。论文设施在智能仓库中的凯旋应用展示了其在智能物流领域的广泛后劲,昔时不错扩充到更平凡的物流场景中,如智能配送中心和无东说念主仓库。在智能制造领域,论文设施不错用于优化分娩线上的物料搬运和任务分派,提高分娩遵循和生动性。在处事机器东说念主领域,论文设施不错用于多机器东说念主调解任务,如清洁机器东说念主和配送机器东说念主,普及其调解才智和任务完收遵循。论断论文冷落了一种基于合作多智能体深度强化学习的设施,初次将智能仓库中的宗旨分派与旅途计议(TAPF)问题建模为合作多智能体深度强化学习问题,并同期处分这两个要道问题。通过本质考据,论文设施在各式任务诞生中均阐述雅致,宗旨分派合理,旅途接近最短,且比基线设施更高效。论文设施在时候遵循和合作才智上阐述出显贵上风,展示了其在智能仓库中的潜在应用价值。论文设施通过同期处分宗旨分派和旅途计议问题,并辩论智能体的物理动态特质,不仅提高了智能仓库系统的举座遵循和褂讪性,还展示了其在实质应用中的高效性和实用性。昔时,论文设施有望在智能物流、智能制造和处事机器东说念主等领域得到平凡应用,为这些领域的进一步发展和优化提供新的时刻扶持和处分有计议。(END)参考贵府:https://arxiv.org/pdf/2408.13750图片
波动天下(PoppleWorld)是噬元兽数字容器的一款AI应用,是由AI时刻驱动的匡助用户进行心情照应的器用和传递心情价值的酬酢家具,基于阐明科学和心情价值的表面基础。波动天下将东说念主的阐明和心情行为研究和应用的对象,探索东说念主的阐明机制和特征,培养东说念主的阐明技巧和俗例,得志东说念主的阐明体验和意旨,提妙手的自我阐明、自我照应、自我编削、自我抒发和自我达成的才智,让东说念主获取信得过的解放赋闲和内在的力量。波动天下将诞生一个指引咱们的心情和反应的价值体系。这是一款针对日常东说念主的基于东说念主类通晓和举止口头的情感照应Dapp应用要领。
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