異種グラフニューラルネットワークを用いたマルチエージェント経路計画のための共有ロードマップ生成と評価
Shared-Roadmap Generation and Evaluator for Multi-Agent Path Planning Using Heterogeneous Graph Neural Network
異種グラフニューラルネットワークでマルチエージェントの共有ロードマップを自動生成・評価し、冗長なノードを削減して計画時間とグラフサイズを40%以上削減した。
著者: Brandon Ho, Nikola Rogers, Seung-Kyum Choi
分類: cs.AI, cs.LG, cs.MA, cs.RO
原文アブストラクト
Multi-agent path planning (MAPP) in continuous environments often relies on roadmaps to balance safety and search efficiency. However, traditional roadmap generation methods, such as lattice grids or standard sampling-based approaches, frequently face a trade-off between graph density and the likelihood of finding feasible, high-quality solutions. In this paper, we propose a scalable heterogeneous Graph Neural Network (GNN) framework for the automated generation and evaluation of shared multi-agent roadmaps. Our model covers the representation of waypoints, agent locations, and task locations as distinct nodes in a heterogeneous graph, allowing it to reason over global connectivity and inter-agent interactions. By training on occupation density maps aggregated and collected from expert solver trajectories, the GNN learns to identify critical points of interest and prune redundant nodes and edges. This process produces a compact, coordination-aware roadmap that is invariant to task permutations and is reusable for multi-agent pick and delivery tasks. Experimental results demonstrate that our framework can reduce planning effort and can potentially find better solutions, reaching at least 40% reduction in runtime and in graph size for dense roadmaps.
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