論文の概要: A learner-free swarm reaches the explore-exploit equilibrium: A self-organized attractor approximating the reinforcement-learning solution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.25113v3
- Date: Sun, 25 Oct 2026 10:03:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-27 22:27:13.105954
- Title: A learner-free swarm reaches the explore-exploit equilibrium: A self-organized attractor approximating the reinforcement-learning solution
- Title(参考訳): 学習者なし群れが探索・爆発平衡に達する:強化学習ソリューションを近似した自己組織的誘引者
- Abstract要約: 最小限の飼料用スワムは学習者や訓練されたパラメータがなく、報酬も報酬も無い自己組織的な引き付け子として、この平衡の形状に到達していることを示す。
PPO学習者に対して、ゼロトレーニング時の報酬なしスワムは、どの学習者よりもIFD勾配に忠実に適合する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The explore-exploit trade-off is the core problem of reinforcement learning (RL). In its multi-agent, resource-sharing form the optimum is not a scalar-return maximum but an equilibrium allocation -- the ideal-free distribution (IFD), the Nash equilibrium of a congestion game. We show that a minimal foraging swarm reaches the shape of this equilibrium as a self-organized attractor -- foragers in proportion to resource richness (matching slope 0.94) -- with no learner, no trained parameters, and no payoff or reward read anywhere in its dynamics. Agents explore by heavy-tailed (Levy) flights, recruit neighbours to a discovery through a threshold cascade on their proximity network, and disperse as a patch crowds; removing the coupling of recruitment to movement collapses the matching (slope 0.08). The reinforcement learning is at the level of the problem and the allocation reached, not the micro-rule. The swarm reaches this equilibrium rather than learning it, attaining its shape but not the exact equilibrium: it stays measurably exploitable (Nash-gap 0.58 versus ~0.01 for a converged learner). Against PPO learners (feedforward, centralized-critic, and graph message-passing) trained in the same sensing-limited environment, the reward-free swarm at zero training matches the IFD gradient more faithfully than any learner (slope ~1 vs 0.69-0.91) and ties the best learner's harvest where clustered (both plateau at ~0.80 of an oracle ceiling), while the learner collects more where resource is scarce (0.33 vs 0.22) and holds tighter per-capita intake. Learning thus buys precision and transfer, not a better allocation; neither message passing nor a centralized critic exceeds it at this budget. We read this not as beating RL, but as evidence that a minimal swarm's physics reaches the equilibrium RL seeks without a learner, a reward, or a trained parameter. A companion paper develops the mechanism.
- Abstract(参考訳): 探索・探索のトレードオフは強化学習(RL)の中核的な問題である。
マルチエージェントのリソース共有形式では、最適はスカラー・リターンの最大値ではなく、イデアル自由分布(IFD)、混雑ゲームのナッシュ平衡である平衡割当である。
我々は,最小限の養殖用スワムが,学習者や訓練されたパラメータが無く,報酬や報酬もなければ,資源豊かさ(マッチングスロープ0.94)に比例して,自己組織的誘引者として,この平衡に到達したことを示す。
エージェントはヘビーテール(レヴィ)のフライトで探索し、近くのネットワークのしきい値のカスケードを通して隣人をリクルートし、パッチの群集として分散する。
強化学習は、マイクロルールではなく、問題とアロケーションが到達したレベルにある。
スワムは学習するよりもこの平衡に到達し、その形状は到達するが、正確な平衡は達成しない: 測定可能な利用が可能である(収束学習者の場合、ナッシュギャップ0.58対0.01)。
PPO学習者 (Feedforward, central-critic, and graph message-passing) に対して、ゼロトレーニング時の報酬なしスワムは、どの学習者よりも忠実にIFD勾配(slope ~1 vs 0.69-0.91)と一致し、最も優れた学習者の収穫物(オラクル天井の ~0.80 の台地)を結びつける。
これにより、学習は正確さと伝達を購入でき、アロケーションが向上するわけではない。
我々はこれを、RLを叩くのではなく、最小のスワムの物理が平衡 RL に到達する証拠として、学習者、報酬、または訓練されたパラメータなしで探すと解釈する。
共用紙がその機構を発達させる。
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