Добавить новость
smi24.net
News in English
Август
2020

Hierarchical Reinforcement Learning helping Army advance drone swarms

0

Army researchers developed Hierarchical Reinforcement Learning that allows swarms of unmanned aerial and ground vehicles to optimally accomplish various missions while minimizing performance uncertainty on the battlefield.

Army researchers developed a reinforcement learning approach that allows swarms of unmanned aerial and ground vehicles to optimally accomplish various missions while minimizing performance uncertainty.

Swarming is a method of operations where multiple autonomous systems act as a cohesive unit by actively coordinating their actions.

Army researchers said future multi-domain battles will require swarms of dynamically coupled, coordinated heterogeneous mobile platforms to overmatch enemy capabilities and threats targeting U.S. forces.

The Army is looking to swarming technology to be able to execute time-consuming or dangerous tasks, said Dr. Jemin George of the U.S. Army Combat Capabilities Development Command’s Army Research Laboratory.

“Finding optimal guidance policies for these swarming vehicles in real-time is a key requirement for enhancing warfighters’ tactical situational awareness, allowing the U.S. Army to dominate in a contested environment,” George said.

Reinforcement learning provides a way to optimally control uncertain agents to achieve multi-objective goals when the precise model for the agent is unavailable; however, the existing reinforcement learning schemes can only be applied in a centralized manner, which requires pooling the state information of the entire swarm at a central learner. This drastically increases the computational complexity and communication requirements, resulting in unreasonable learning time, George said.

In order to solve this issue, in collaboration with Prof. Aranya Chakrabortty from North Carolina State University and Prof. He Bai from Oklahoma State University, George created a research effort to tackle the large-scale, multi-agent reinforcement learning problem. The Army funded this effort through the Director’s Research Award for External Collaborative Initiative, a laboratory program to stimulate and support new and innovative research in collaboration with external partners.

A small unmanned Clearpath Husky robot, which was used by ARL researchers to develop a new technique to quickly teach robots novel traversal behaviors with minimal human oversight. Photo Credit: U.S. Army

The main goal of this effort is to develop a theoretical foundation for data-driven optimal control for large-scale swarm networks, where control actions will be taken based on low-dimensional measurement data instead of dynamic models.

The current approach is called Hierarchical Reinforcement Learning, or HRL, and it decomposes the global control objective into multiple hierarchies – namely, multiple small group-level microscopic control, and a broad swarm-level macroscopic control.

Related Story: How the U.S. Army is improving soldier-robot interaction

“Each hierarchy has its own learning loop with respective local and global reward functions,” George said. “We were able to significantly reduce the learning time by running these learning loops in parallel.”

According to George, online reinforcement learning control of swarm boils down to solving a large-scale algebraic matrix Riccati equation using system, or swarm, input-output data.

The researchers’ initial approach for solving this large-scale matrix Riccati equation was to divide the swarm into multiple smaller groups and implement group-level local reinforcement learning in parallel while executing a global reinforcement learning on a smaller dimensional compressed state from each group.

Army researchers envision a hierarchical control for ground vehicle and air vehicle coordination. | U.S. Army graphic

Their current Hierarchical Reinforcement Learning scheme uses a decupling mechanism that allows the team to hierarchically approximate a solution to the large-scale matrix equation by first solving the local reinforcement learning problem and then synthesizing the global control from local controllers (by solving a least squares problem) instead of running a global reinforcement learning on the aggregated state. This further reduces the learning time.

Experiments have shown that compared to a centralized approach, HRL was able to reduce the learning time by 80% while limiting the optimality loss to 5%.

“Our current HRL efforts will allow us to develop control policies for swarms of unmanned aerial and ground vehicles so that they can optimally accomplish different mission sets even though the individual dynamics for the swarming agents are unknown,” George said.

George stated that he is confident that this research will be impactful on the future battlefield, and has been made possible by the innovative collaboration that has taken place.

“The core purpose of the ARL science and technology community is to create and exploit scientific knowledge for transformational overmatch,” George said. “By engaging external research through ECI and other cooperative mechanisms, we hope to conduct disruptive foundational research that will lead to Army modernization while serving as Army’s primary collaborative link to the world-wide scientific community.”

The team is currently working to further improve their HRL control scheme by considering optimal grouping of agents in the swarm to minimize computation and communication complexity while limiting the optimality gap.

They are also investigating the use of deep recurrent neural networks to learn and predict the best grouping patterns and the application of developed techniques for optimal coordination of autonomous air and ground vehicles in Multi-Domain Operations in dense urban terrain.

Editor’s Note: This article was republished from the U.S. Army CCDC Army Research Laboratory.

The post Hierarchical Reinforcement Learning helping Army advance drone swarms appeared first on The Robot Report.








«REC. Гран-При Авторадио»: гонка на выносливость снова в Москве

В Marins Москва Пражская остановились участники международного турнира по гандболу

«Прошли два удара»: Гребенщиков рассказал свою версию драки с Пирцхалавой

Рилсмейкер. Услуги Рилсмейкера. Рилсмейкер в Москве.


Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle

Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Trump’s threatened 40% tariff on ‘transshipped’ goods tries to target China and its manufacturing strength

Man Utd have agreed deal with AC Milan for £40m star's exit, await player decision - report


Вымогатели нацелились на люкс

Трамвай «Славянка» получил первые тяговые подстанции

"Главный азербайджанец Урала" сдал Алиева. Этот раунд Баку проиграл. Что будет дальше?

Где в России водители используют европротокол чаще всего


The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta

Modders are trying their hardest to add an NVMe SSD to the Switch 2, which is both impressive and something I'm not going to do



Генерал МО Галимуллин получил условный срок за растрату и служебный подлог

Без знаний не останутся: дети звёзд поступили в самые престижные вузы Москвы

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


"Динамо" сыграло вничью с "Сочи" со счетом 1:1 в четвертом туре РПЛ

Землетрясение 6,1 балла в Балыкесире: толчки ощущались в Стамбуле

При участии спецназа Росгвардии в Москве задержаны 300 нарушителей миграционного законодательства (видео)

Стало известно, как выглядит любимая квартира Татьяны Булановой


НАРОДНЫЙ КАЛЕНДАРЬ

«Удары по лицу здесь запрещены»: Максим Бабанин позвал на тренировки слабослышащих детей

Похороны режиссера Юрия Бутусова пройдут в Санкт-Петербурге

Овчинский: в новостройке по реновации в районе Алексеевский завершаются работы нулевого цикла


Павлюченкова не сумела пробиться в третий раунд турнира в Цинциннати

Вероника Кудерметова в третьем круге турнира WTA: победа в Цинциннати!

Хачанов поднялся до 12-й позиции в мировом рейтинге ATP

«Ахмат» с Черчесовым обыграл «Зенит», Соболенко победила Вондроушову. Главное к утру


НАРОДНЫЙ КАЛЕНДАРЬ

Похороны режиссера Юрия Бутусова пройдут в Санкт-Петербурге

Овчинский: в новостройке по реновации в районе Алексеевский завершаются работы нулевого цикла

Пробка в 7 км заблокировала выезд из Воронежа


Музыкальные новости

Продвижение Песни. Раскрутка Песни. Продвижение Музыки. Раскрутка Музыки.

Как Кира Прошутинская выдала настоящий возраст и реальное происхождение Аллы Пугачевой?

Кто бесплатно попадет на концерт Башмета в Ярославле

Возлюбленная Тимати ответила, почему не вышла замуж за репера


«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Без знаний не останутся: дети звёзд поступили в самые престижные вузы Москвы

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране


Хет-трик Батракова: «Локомотив» обыграл «Спартак» со счётом 4:2 в Москве

Ротенберг про Кубок Овечкина: «Спасибо Александру, Правительству Московской области и организаторам. Такие события вдохновляют детей, дают веру в свои силы и желание двигаться вперед»

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ

LG ПРЕДСТАВИТ ПЕРЕДОВЫЕ AI-ИННОВАЦИИ ДЛЯ ДОМА НА ВЫСТАВКЕ IFA 2025


Грузовик опрокинулся на Рязанском проспекте у дома №1 — съезд с ЮВХ заблокирован

Участники АНО «СВОй спорт» организовали открытую тренировку по боксу на стадионе «Москвич» в День физкультурника

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Дилеры по всей России получают Lada Iskra. Пока отгружают только седаны в цвете «Капитан» и универсалы в цвете «Табаско»


Медиа сообщили о планах Зеленского в ответ на встречу Путина и Трампа

В МИД РФ не исключили терактов Киева перед встречей Путина и Трампа

МИД РФ: Киев может устроить провокации перед встречей Путина и Трампа на Аляске

Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»




Будут ли магнитные бури сегодня, 10 августа 2025 года?

Авторская методика Натальи Бородиной – путь к восстановлению памяти и защите от деменции

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


В Киеве раскрыли тайный приказ Зеленского перед саммитом США и РФ на Аляске

В Киеве сделали заявление о территориальных уступках

NYT: своими заявлениями Зеленский может разозлить Трампа и навлечь на себя

В Киеве заявили о тайном приказе Зеленского перед Аляской


День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

Московское «Торпедо» и «Спартак» из Костромы обменяются голами, «Пюник» возьмет три очка. Экспресс дня 11 августа: прогноз и ставка

Akon в Москве: полная арена и феерия хитов на главном концерте года

Роднина: «Жить люблю и хочу в Москве. Вы меня перепутали с другим поколением, которое всегда ищет, где лучше»



Собянин поздравил московских строителей с профессиональным праздником

Сергей Собянин поздравил строителей Москвы с профессиональным праздником

Собянин рассказал о московских НКО, помогающих участникам СВО и их семьям

Мэр Москвы: Инвесторы смогут размещать зарядки для электромобилей


За прошедшие сутки в России ликвидировано 28 лесных пожаров

Мэр Москвы: Инвесторы смогут размещать зарядки для электромобилей

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Без морщин. Эксперты рассказали о плюсах изменения климата в Москве


Частые дожди и отрицательная аномалия температуры: какая погода будет в Москве во второй декаде августа

Тайна? Секретная покойница с Троекуровского может быть дочкой космонавта

НАРОДНЫЙ КАЛЕНДАРЬ

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ

Коми, Камчатку, Архангельскую, Иркутскую, Калужскую, Костромскую, Курскую, Свердловскую и Оренбургскую области эксперты отнесли к регионам, где на осенних выборах "протестный потенциал выше среднего", говорится в докладе...

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40

без заголовка


Анастасия Гридчина: В Симферополе, в стенах гостеприимного Дома дружбы народов, состоялась торжественная презентация военно-патриотических изданий, увидевших свет в 2025 году благодаря усилиям Медиацентра им. И. Гаспринского

На консервном заводе в Симферополе изъяли 12 тонн небезопасного сырья

Сергей Карякин: 7 августа на поезде из Москвы в Симферополь выехали участники специальной спортивно-образовательной программы «Шахматный лагерь Сергея Карякина», которая стартует в Международном детском центре «Артек»

Подросток на Мersedes сбил пешехода на трассе в Керчь


Ребёнок выпал из окна пятого этажа в Москве

Тайна? Секретная покойница с Троекуровского может быть дочкой космонавта

Пробка в 7 км заблокировала выезд из Воронежа

«Удары по лицу здесь запрещены»: Максим Бабанин позвал на тренировки слабослышащих детей














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *