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Lightweight and Effective Preference Construction in PIBT for Large-Scale Multi-Agent Pathfinding

Created by
  • Haebom

저자

Keisuke Okumura, Hiroki Nagai

개요

본 논문은 다중 에이전트 경로 찾기(MAPF) 문제를 위한 계산적으로 가벼운 알고리즘인 PIBT(Prioritized Interleaved Best-First Search)의 성능 향상을 다룹니다. PIBT는 에이전트의 다음 충돌 없는 위치를 생성하는데, 단순성과 확장성으로 인해 수백 또는 수천 개의 에이전트를 포함하는 최근 대규모 MAPF 방법의 기반 체계로 널리 사용되고 있습니다. 기존 PIBT는 에이전트가 목표를 향해 탐욕적으로 행동하지만, 최단 경로가 항상 유일하지 않기 때문에 여러 최적 행동을 가질 수 있습니다. 따라서, 이러한 행동 중 선택하는 방법에 대한 동점 해결(tiebreaking)은 결과 해결책에 상당한 영향을 미칩니다. 본 논문은 PIBT의 계산적 이점을 훼손하지 않으면서 두 가지 간단하지만 효과적인 동점 해결 기법을 연구합니다. 첫 번째 기법은 에이전트가 각 행동이 다음 시간 단계의 진행을 방해할지 여부를 고려하여 다른 에이전트를 지능적으로 피하도록 합니다. 두 번째 기법은 여러 번의 PIBT 실행을 통해 어떤 행동이 다른 에이전트에게 어떤 후회(regret)를 야기하는지 학습하고 이 정보를 사용하여 집단적으로 후회를 최소화합니다. 실험 결과, 이러한 기법들이 일회성 MAPF의 해결 비용을 줄이고 평생 MAPF의 처리량을 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 예를 들어, 밀집된 일회성 경우에, 이러한 동점 해결 기법을 결합하여 사용하면 속도 저하 없이 합계 비용을 약 10-20% 개선할 수 있습니다.

시사점, 한계점

시사점:
PIBT 알고리즘의 효율성을 유지하면서 성능을 향상시키는 두 가지 효과적인 동점 해결 기법을 제시합니다.
일회성 및 평생 MAPF 문제 모두에서 해결 비용 감소 및 처리량 향상을 실험적으로 증명합니다.
밀집된 환경에서도 상당한 성능 개선을 보여줍니다.
한계점:
제안된 동점 해결 기법의 효과는 특정 MAPF 문제 및 환경에 따라 달라질 수 있습니다.
더 복잡하거나 다양한 유형의 MAPF 문제에 대한 일반화 가능성에 대한 추가 연구가 필요합니다.
대규모 문제에 대한 확장성에 대한 추가적인 검증이 필요할 수 있습니다.
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