LoTLIP: Improving Language-Image Pre-training for Long Text Understanding

要約

長いテキストを理解することは実際には大きな要求ですが、ほとんどの言語画像事前トレーニング (LIP) モデルでは実現できません。
この研究では、このような問題を引き起こす主な理由は、トレーニング画像が通常短いキャプションと組み合わされており、特定のトークンが顕著なトークンによって簡単に隠れてしまうためであることを経験的に確認しました。
この問題に対して、私たちの最初の試みは、長いキャプションでデータを再ラベルすることですが、それを直接学習すると、短いテキストを理解する際のパフォーマンスの低下につながる可能性があります (画像分類タスクなど)。
次に、コーナー トークンを組み込んで多様なテキスト情報を集約した後、モデルが本来の短文理解レベルに追いつきながら、長文理解能力を大幅に強化できるようにしました。
さらに、モデルが長いキャプションから継続的に恩恵を受けることができるかどうかを調査し、パフォーマンスと効率の間に明確なトレードオフがあることに気付きました。
最後に、100M の長いキャプション指向のテキストと画像のペアで構成される自己構築された大規模データセットを使用して、アプローチの有効性を検証します。
注目に値するのは、長いテキストの画像検索のタスクにおいて、長いキャプションを使用する競合他社に 11.1% の向上 (つまり、72.62% から 83.72% へ) で勝ったことです。
再現性とさらなる研究を促進するために、コード、モデル、および新しいデータセットをリリースします。
プロジェクト ページは https://wuw2019.github.io/lot-lip で利用できます。

要約(オリジナル)

Understanding long text is of great demands in practice but beyond the reach of most language-image pre-training (LIP) models. In this work, we empirically confirm that the key reason causing such an issue is that the training images are usually paired with short captions, leaving certain tokens easily overshadowed by salient tokens. Towards this problem, our initial attempt is to relabel the data with long captions, however, directly learning with which may lead to performance degradation in understanding short text (e.g., in the image classification task). Then, after incorporating corner tokens to aggregate diverse textual information, we manage to help the model catch up to its original level of short text understanding yet greatly enhance its capability of long text understanding. We further look into whether the model can continuously benefit from longer captions and notice a clear trade-off between the performance and the efficiency. Finally, we validate the effectiveness of our approach using a self-constructed large-scale dataset, which consists of 100M long caption oriented text-image pairs. It is noteworthy that, on the task of long-text image retrieval, we beat the competitor using long captions with 11.1% improvement (i.e., from 72.62% to 83.72%). We will release the code, the model, and the new dataset to facilitate the reproducibility and further research. The project page is available at https://wuw2019.github.io/lot-lip.

arxiv情報

著者 Wei Wu,Kecheng Zheng,Shuailei Ma,Fan Lu,Yuxin Guo,Yifei Zhang,Wei Chen,Qingpei Guo,Yujun Shen,Zheng-Jun Zha
発行日 2024-10-09 05:05:31+00:00
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A Simulation-Free Deep Learning Approach to Stochastic Optimal Control

要約

確率的最適制御 (SOC) における一般的な問題を解決するためのシミュレーション不要のアルゴリズムを提案します。
既存の方法とは異なり、私たちのアプローチは随伴問題の解決を必要とせず、むしろギルサノフの定理を活用して、ポリシー上の SOC 目標の勾配を直接計算します。
これにより、ニューラル SDE フレームワークで使用される確率微分方程式 (SDE) による高価な逆伝播ステップが完全に回避されるため、ニューラル ネットワークによってパラメーター化された制御ポリシーの最適化を高速化できます。
特に、SOC の問題を高次元かつ長期的に解決できるようになります。
標準的な確率的最適制御問題、シュオーディンガー・フェルマープロセスの構築による非正規化分布からのサンプリング、事前訓練された拡散モデルの微調整など、アプリケーションのさまざまな領域におけるアプローチの効率性を実証します。
すべての場合において、私たちの方法は計算時間とメモリ効率の両方において既存の方法よりも優れていることが示されています。

要約(オリジナル)

We propose a simulation-free algorithm for the solution of generic problems in stochastic optimal control (SOC). Unlike existing methods, our approach does not require the solution of an adjoint problem, but rather leverages Girsanov theorem to directly calculate the gradient of the SOC objective on-policy. This allows us to speed up the optimization of control policies parameterized by neural networks since it completely avoids the expensive back-propagation step through stochastic differential equations (SDEs) used in the Neural SDE framework. In particular, it enables us to solve SOC problems in high dimension and on long time horizons. We demonstrate the efficiency of our approach in various domains of applications, including standard stochastic optimal control problems, sampling from unnormalized distributions via construction of a Schr\’odinger-F\’ollmer process, and fine-tuning of pre-trained diffusion models. In all cases our method is shown to outperform the existing methods in both the computing time and memory efficiency.

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著者 Mengjian Hua,Matthieu Laurière,Eric Vanden-Eijnden
発行日 2024-10-08 17:24:07+00:00
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Beyond FVD: Enhanced Evaluation Metrics for Video Generation Quality

要約

Fr\’echet Video Distance (FVD) は、ビデオ生成の配信品質を評価するために広く採用されている指標です。
ただし、その有効性は重要な前提に依存します。
私たちの分析により、次の 3 つの重大な制限が明らかになりました。(1) Inflated 3D Convnet (I3D) 特徴空間の非ガウス性。
(2) I3D 特徴は時間的な歪みに対して鈍感である。
(3) 信頼性の高い推定に必要なサンプル サイズが非現実的である。
これらの発見は、FVD の信頼性を損ない、FVD がビデオ生成評価の独立した指標として不十分であることを示しています。
幅広いメトリクスとバックボーン アーキテクチャの広範な分析を経て、多項式カーネルによる最大平均不一致を使用して測定された、ジョイント エンベディング予測アーキテクチャから導出された特徴に基づいた JEDi (JEPA エンベディング ディスタンス) を提案します。
複数のオープンソース データセットに対する私たちの実験では、これが広く使用されている FVD メトリクスの優れた代替手段であるという明らかな証拠が示されており、サンプルの 16% だけで定常値に到達するだけで、人間の評価との整合性が平均 34% 向上します。

要約(オリジナル)

The Fr\’echet Video Distance (FVD) is a widely adopted metric for evaluating video generation distribution quality. However, its effectiveness relies on critical assumptions. Our analysis reveals three significant limitations: (1) the non-Gaussianity of the Inflated 3D Convnet (I3D) feature space; (2) the insensitivity of I3D features to temporal distortions; (3) the impractical sample sizes required for reliable estimation. These findings undermine FVD’s reliability and show that FVD falls short as a standalone metric for video generation evaluation. After extensive analysis of a wide range of metrics and backbone architectures, we propose JEDi, the JEPA Embedding Distance, based on features derived from a Joint Embedding Predictive Architecture, measured using Maximum Mean Discrepancy with polynomial kernel. Our experiments on multiple open-source datasets show clear evidence that it is a superior alternative to the widely used FVD metric, requiring only 16% of the samples to reach its steady value, while increasing alignment with human evaluation by 34%, on average.

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著者 Ge Ya Luo,Gian Mario Favero,Zhi Hao Luo,Alexia Jolicoeur-Martineau,Christopher Pal
発行日 2024-10-08 17:46:12+00:00
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Efficient Inference for Large Language Model-based Generative Recommendation

要約

大規模言語モデル (LLM) ベースの生成推奨は顕著な成功を収めていますが、その実際の導入は、特に自己回帰デコードによって引き起こされる過剰な推論遅延によりコストがかかります。
ロスレス LLM デコードの高速化では、投機的デコード (SD) が有望なソリューションとして浮上しています。
ただし、SD を生成推奨に適用すると、ビーム検索によって上位 K 個の項目 (つまり、K 個の異なるトークン シーケンス) を推奨リストとして生成する必要があるため、特有の課題が生じます。
これにより、SD ではより厳格な検証が行われ、ターゲット LLM からのすべての上位 K シーケンスが、各デコード ステップでドラフト モデルによって正常にドラフトされる必要があります。
これを軽減するために、1) ドラフト モデルとターゲット LLM の間の上位 K シーケンスのアラインメントを強化すること、2) 検証戦略を緩和して些細な LLM 呼び出しを減らすことを検討します。
この目的を達成するために、我々は AtSpeed という名前のアライメント フレームワークを提案します。これは、厳格な Top-K 検証の下で Top-K アライメントのための AtSpeed-S 最適化目標を提示します。
さらに、緩和されたサンプリング検証戦略を導入し、高確率で上位 K 以外のドラフト シーケンスを受け入れられるようにし、LLM 呼び出しを大幅に削減します。
これに対応して、この緩和されたサンプリング検証の下で、トップ K アライメント用の AtSpeed-R を提案します。
2 つの実際のデータセットに関する実証結果は、AtSpeed が LLM ベースの生成推奨を大幅に加速することを示しています。たとえば、厳格な Top-K 検証ではほぼ 2 倍の高速化、緩和されたサンプリング検証では最大 2.5 倍の高速化が見られます。
コードとデータセットは近い将来リリースされる予定です。

要約(オリジナル)

Large Language Model (LLM)-based generative recommendation has achieved notable success, yet its practical deployment is costly particularly due to excessive inference latency caused by autoregressive decoding. For lossless LLM decoding acceleration, Speculative Decoding (SD) has emerged as a promising solution. However, applying SD to generative recommendation presents unique challenges due to the requirement of generating top-K items (i.e., K distinct token sequences) as a recommendation list by beam search. This leads to more stringent verification in SD, where all the top-K sequences from the target LLM must be successfully drafted by the draft model at each decoding step. To alleviate this, we consider 1) boosting top-K sequence alignment between the draft model and the target LLM, and 2) relaxing the verification strategy to reduce trivial LLM calls. To this end, we propose an alignment framework named AtSpeed, which presents the AtSpeed-S optimization objective for top-K alignment under the strict top-K verification. Moreover, we introduce a relaxed sampling verification strategy that allows high-probability non-top-K drafted sequences to be accepted, significantly reducing LLM calls. Correspondingly, we propose AtSpeed-R for top-K alignment under this relaxed sampling verification. Empirical results on two real-world datasets demonstrate that AtSpeed significantly accelerates LLM-based generative recommendation, e.g., near 2x speedup under strict top-K verification and up to 2.5 speedup under relaxed sampling verification. The codes and datasets will be released in the near future.

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著者 Xinyu Lin,Chaoqun Yang,Wenjie Wang,Yongqi Li,Cunxiao Du,Fuli Feng,See-Kiong Ng,Tat-Seng Chua
発行日 2024-10-08 13:33:52+00:00
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SparsePO: Controlling Preference Alignment of LLMs via Sparse Token Masks

要約

好みの最適化 (PO) は、言語モデルを人間の望ましい行動に合わせるための効果的なステップであることが証明されています。
現在のバリアントは、オフラインの Direct Preference Optimization 目標に従って、すべてのトークンが KL 発散のシグナルと損失関数への報酬に寄与する厳密な設定に焦点を当てています。
ただし、人間の好みは、シーケンス内の各単語に均等に影響を受けるのではなく、多くの場合、特定の単語やフレーズに依存します。
有害な用語が存在すると、好ましくない反応が生じます。
この観察に基づいて、我々は、PO 中にすべてのトークンが均等に重み付けされるべきではないと主張し、PO トレーニング中に各トークンに対応する KL 発散と報酬の重み付けを自動的に学習することを目的とした SparsePO と呼ばれる柔軟な目標を提案します。
私たちは、参照モデル自体から導出するか、オンザフライで学習できる重みマスクの 2 つの異なるバリアントを提案します。
特に、私たちの方法は学習されたマスクにスパース性を誘発し、モデルがトークンレベルで報酬と KL 発散寄与を最適に重み付ける方法を学習し、マスクのスパース性の最適なレベルを学習できるようにします。
感情制御、対話、テキストの要約、テキストからコードへの生成など、複数のドメインでの広範な実験により、私たちのアプローチがターゲットタスクに応じてトークンに意味のある重みを割り当て、望ましい優先順位でより多くの応答を生成し、推論タスクを向上させることが示されています。
他のトークンレベルおよびレスポンスレベルのPO方法と比較して、最大2パーセントポイントです。

要約(オリジナル)

Preference Optimization (PO) has proven an effective step for aligning language models to human-desired behaviors. Current variants, following the offline Direct Preference Optimization objective, have focused on a strict setting where all tokens are contributing signals of KL divergence and rewards to the loss function. However, human preference is not affected by each word in a sequence equally but is often dependent on specific words or phrases, e.g. existence of toxic terms leads to non-preferred responses. Based on this observation, we argue that not all tokens should be weighted equally during PO and propose a flexible objective termed SparsePO, that aims to automatically learn to weight the KL divergence and reward corresponding to each token during PO training. We propose two different variants of weight-masks that can either be derived from the reference model itself or learned on the fly. Notably, our method induces sparsity in the learned masks, allowing the model to learn how to best weight reward and KL divergence contributions at the token level, learning an optimal level of mask sparsity. Extensive experiments on multiple domains, including sentiment control, dialogue, text summarization and text-to-code generation, illustrate that our approach assigns meaningful weights to tokens according to the target task, generates more responses with the desired preference and improves reasoning tasks by up to 2 percentage points compared to other token- and response-level PO methods.

arxiv情報

著者 Fenia Christopoulou,Ronald Cardenas,Gerasimos Lampouras,Haitham Bou-Ammar,Jun Wang
発行日 2024-10-08 15:53:22+00:00
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Goal-Conditioned Terminal Value Estimation for Real-time and Multi-task Model Predictive Control

要約

MPCはタイムステップごとに最適な制御問題を解くことで非線形フィードバック制御を実現しますが、計算負荷が非常に大きくなる傾向があり、制御周期内で政策を最適化することが困難です。
この問題に対処するために、考えられるアプローチの 1 つは、最終値学習を利用して計算コストを削減することです。
ただし、元の MPC セットアップでタスクが動的に変更される状況では、学習した値を他のタスクに使用することはできません。
この研究では、計算時間を削減しながらマルチタスク ポリシーの最適化を達成するために、目標条件付き最終値学習を備えた MPC フレームワークを開発します。
さらに、上位レベルの軌道プランナーが適切な目標条件付き軌道を出力できるようにする階層制御構造を使用することで、ロボット モデルが多様な動作を生成できることを実証します。
二足倒立振子ロボットモデルで提案手法を評価し、目標条件付き最終値学習と上位レベルの軌道プランナーを組み合わせることでリアルタイム制御が可能になることを確認します。
したがって、ロボットは傾斜地でもターゲットの軌道を追跡することができます。

要約(オリジナル)

While MPC enables nonlinear feedback control by solving an optimal control problem at each timestep, the computational burden tends to be significantly large, making it difficult to optimize a policy within the control period. To address this issue, one possible approach is to utilize terminal value learning to reduce computational costs. However, the learned value cannot be used for other tasks in situations where the task dynamically changes in the original MPC setup. In this study, we develop an MPC framework with goal-conditioned terminal value learning to achieve multitask policy optimization while reducing computational time. Furthermore, by using a hierarchical control structure that allows the upper-level trajectory planner to output appropriate goal-conditioned trajectories, we demonstrate that a robot model is able to generate diverse motions. We evaluate the proposed method on a bipedal inverted pendulum robot model and confirm that combining goal-conditioned terminal value learning with an upper-level trajectory planner enables real-time control; thus, the robot successfully tracks a target trajectory on sloped terrain.

arxiv情報

著者 Mitsuki Morita,Satoshi Yamamori,Satoshi Yagi,Norikazu Sugimoto,Jun Morimoto
発行日 2024-10-08 10:18:01+00:00
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カテゴリー: cs.LG, cs.RO, cs.SY, eess.SY | コメントする

PAMLR: A Passive-Active Multi-Armed Bandit-Based Solution for LoRa Channel Allocation

要約

都市環境における低電力無線ネットワークで低デューティ サイクル動作を実現することは、外部干渉とフェージングの複雑で変動するダイナミクスによって複雑になります。
私たちは、チャネルの最適な選択というタスクで低消費電力を達成するための強化学習の使用を検討します。
学習は、外部干渉に対処するためのパッシブ チャネル サンプリングとフェージングに対処するためのアクティブ チャネル サンプリングのハイブリッドに依存します。
当社のソリューションである LoRa 用パッシブ-アクティブ マルチアーム バンディット (PAMLR、「パメラ」と発音) は、2 種類のサンプルのバランスをとってエネルギー効率の高いチャネル選択を実現します。アクティブ チャネル測定は、ノイズしきい値を更新するために適切な低レベルに調整されます。
そして、パッシブチャネル測定を補償するために、ノイズ閾値を使用したチャネル探索から最上位のチャネルを選択するために、適切な高レベルに調整されます。
両方のタイプのサンプルのレートは、チャネルのダイナミクスに応じて調整されます。
さまざまな都市の複数の環境での広範なテストに基づいて、チャネル測定に関連するエネルギーコストを大幅に最小限に抑えながら、最適なチャネル割り当てポリシーと比較して低い SNR リグレスによって示されるように、PAMLR が優れた通信品質を維持できることを検証しました。

要約(オリジナル)

Achieving low duty cycle operation in low-power wireless networks in urban environments is complicated by the complex and variable dynamics of external interference and fading. We explore the use of reinforcement learning for achieving low power consumption for the task of optimal selection of channels. The learning relies on a hybrid of passive channel sampling for dealing with external interference and active channel sampling for dealing with fading. Our solution, Passive-Active Multi-armed bandit for LoRa (PAMLR, pronounced ‘Pamela’), balances the two types of samples to achieve energy-efficient channel selection: active channel measurements are tuned to an appropriately low level to update noise thresholds, and to compensate passive channel measurements are tuned to an appropriately high level for selecting the top-most channels from channel exploration using the noise thresholds. The rates of both types of samples are adapted in response to channel dynamics. Based on extensive testing in multiple environments in different cities, we validate that PAMLR can maintain excellent communication quality, as demonstrated by a low SNR regret compared to the optimal channel allocation policy, while substantially minimizing the energy cost associated with channel measurements.

arxiv情報

著者 Jihoon Yun,Chengzhang Li,Anish Arora
発行日 2024-10-08 12:25:23+00:00
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CasiMedicos-Arg: A Medical Question Answering Dataset Annotated with Explanatory Argumentative Structures

要約

人工知能 (AI) の決定を説明することは、今日の AI における大きな課題であり、特に医療や法律などの機密性の高いシナリオに適用される場合に顕著です。
しかし、決定の背後にある論理的根拠を説明する必要性は、特定の決定が行われた \textit{理由} を正当化することが重要であるため、人間ベースの審議でも主要な問題です。
たとえば研修医は、(おそらく正しい)診断を提供するだけでなく、どのようにして特定の結論に達したかを説明することも求められます。
したがって、住民の説明スキルの訓練を支援する新しいツールを開発することが、教育における AI の中心的な目的となります。
この論文では、この方向に従い、私たちの知る限り、臨床症例の正しい診断と誤った診断が医師によって書かれた自然言語の説明で強化された医療質問応答用の初の多言語データセットを紹介します。
これらの説明には、議論の構成要素 (つまり、前提、主張) と議論の関係 (つまり、攻撃、支持) が手動で注釈付けされており、その結果、4 か国語 (英語、スペイン語、フランス語) の 558 の臨床症例で構成される多言語 CasiMedicos-Arg データセットが作成されます。
、イタリア語) 説明付き。5,021 件の主張、2,313 件の前提、2,431 件の支援関係、および 1,106 件の攻撃関係に注釈を付けました。
最後に、引数マイニング タスクのこの困難なデータセットに対して競合ベースラインがどのように機能するかを示します。

要約(オリジナル)

Explaining Artificial Intelligence (AI) decisions is a major challenge nowadays in AI, in particular when applied to sensitive scenarios like medicine and law. However, the need to explain the rationale behind decisions is a main issue also for human-based deliberation as it is important to justify \textit{why} a certain decision has been taken. Resident medical doctors for instance are required not only to provide a (possibly correct) diagnosis, but also to explain how they reached a certain conclusion. Developing new tools to aid residents to train their explanation skills is therefore a central objective of AI in education. In this paper, we follow this direction, and we present, to the best of our knowledge, the first multilingual dataset for Medical Question Answering where correct and incorrect diagnoses for a clinical case are enriched with a natural language explanation written by doctors. These explanations have been manually annotated with argument components (i.e., premise, claim) and argument relations (i.e., attack, support), resulting in the Multilingual CasiMedicos-Arg dataset which consists of 558 clinical cases in four languages (English, Spanish, French, Italian) with explanations, where we annotated 5021 claims, 2313 premises, 2431 support relations, and 1106 attack relations. We conclude by showing how competitive baselines perform over this challenging dataset for the argument mining task.

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著者 Ekaterina Sviridova,Anar Yeginbergen,Ainara Estarrona,Elena Cabrio,Serena Villata,Rodrigo Agerri
発行日 2024-10-08 13:12:04+00:00
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Jogging the Memory of Unlearned LLMs Through Targeted Relearning Attacks

要約

機械の非学習は、LLM でのトレーニング データの望ましくない記憶を軽減するための有望なアプローチです。
しかし、この研究では、LLM でのアンラーニングに対する既存のアプローチが、驚くほど単純な一連の標的型再学習攻撃の影響を受けやすいことを示します。
小規模で関連性が低い可能性のあるデータ セットのみにアクセスすることで、未学習モデルのメモリを「ジョギング」して、未学習の影響を逆転できることがわかりました。
たとえば、公開されている医学論文を再学習すると、未学習の LLM が生物兵器に関する有害な知識を出力する可能性があり、ハリー ポッターシリーズに関する一般的な Wiki 情報を再学習すると、モデルが逐語的に記憶したテキストを出力する可能性があることを示します。
この非学習-再学習パイプラインを形式化し、3 つの一般的な非学習ベンチマークにわたる攻撃を調査し、調査から得られる将来の方向性とガイドラインについて議論します。

要約(オリジナル)

Machine unlearning is a promising approach to mitigate undesirable memorization of training data in LLMs. However, in this work we show that existing approaches for unlearning in LLMs are surprisingly susceptible to a simple set of targeted relearning attacks. With access to only a small and potentially loosely related set of data, we find that we can ‘jog’ the memory of unlearned models to reverse the effects of unlearning. For example, we show that relearning on public medical articles can lead an unlearned LLM to output harmful knowledge about bioweapons, and relearning general wiki information about the book series Harry Potter can force the model to output verbatim memorized text. We formalize this unlearning-relearning pipeline, explore the attack across three popular unlearning benchmarks, and discuss future directions and guidelines that result from our study.

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著者 Shengyuan Hu,Yiwei Fu,Zhiwei Steven Wu,Virginia Smith
発行日 2024-10-08 08:35:13+00:00
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Last Iterate Convergence in Monotone Mean Field Games

要約

Mean Field Game (MFG) は、多数のエージェントの動作をモデル化して近似するために利用されるフレームワークであり、MFG における均衡の計算は関心の対象となっています。
均衡を近似する方法が提案されているにもかかわらず、更新されたポリシーのシーケンスが均衡に収束するアルゴリズム、特に最後の反復収束を示すアルゴリズムは限られています。
MFG の平衡を計算するために、単純な近位点タイプのアルゴリズムの使用を提案します。
続いて、Lasry-Lions 型の単調性条件の下で最初の最終反復収束保証を提供します。
さらに、正規化された MFG に対してミラー降下アルゴリズムを使用して、MFG の近接点法の更新ルールを効率的に近似します。
$\mathcal{O}({\log(1/\varepsilon)})$ 回の反復後にアルゴリズムが $\varepsilon$ の精度で近似できることを示します。
この研究は、大規模かつ人口の多いゲームに対する扱いやすいアプローチを提供します。

要約(オリジナル)

Mean Field Game (MFG) is a framework utilized to model and approximate the behavior of a large number of agents, and the computation of equilibria in MFG has been a subject of interest. Despite the proposal of methods to approximate the equilibria, algorithms where the sequence of updated policy converges to equilibrium, specifically those exhibiting last-iterate convergence, have been limited. We propose the use of a simple, proximal-point-type algorithm to compute equilibria for MFGs. Subsequently, we provide the first last-iterate convergence guarantee under the Lasry–Lions-type monotonicity condition. We further employ the Mirror Descent algorithm for the regularized MFG to efficiently approximate the update rules of the proximal point method for MFGs. We demonstrate that the algorithm can approximate with an accuracy of $\varepsilon$ after $\mathcal{O}({\log(1/\varepsilon)})$ iterations. This research offers a tractable approach for large-scale and large-population games.

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著者 Noboru Isobe,Kenshi Abe,Kaito Ariu
発行日 2024-10-08 03:50:40+00:00
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カテゴリー: 91A16, cs.AI, cs.GT | コメントする