Large discrete action spaces (LDAS) remain a central challenge in reinforcement learning. Existing solution approaches can handle unstructured LDAS with up to a few million actions. However, many real-world applications in logistics, production, and transportation systems have combinatorial action spaces, whose size grows well beyond millions of actions, even on small instances. Fortunately, such action spaces exhibit structure, e.g., equally spaced discrete resource units. With this work, we focus on handling structured LDAS (SLDAS) with sizes that cannot be handled by current benchmarks: we propose Dynamic Neighborhood Construction (DNC), a novel exploitation paradigm for SLDAS. We present a scalable neighborhood exploration heuristic that utilizes this paradigm and efficiently explores the discrete neighborhood around the continuous proxy action in structured action spaces with up to $10^{73}$ actions. We demonstrate the performance of our method by benchmarking it against three state-of-the-art approaches designed for large discrete action spaces across two distinct environments. Our results show that DNC matches or outperforms state-of-the-art approaches while being computationally more efficient. Furthermore, our method scales to action spaces that so far remained computationally intractable for existing methodologies.


翻译:大规模离散动作空间(LDAS)仍然是强化学习中的一个核心挑战。现有解决方案可处理最多包含数百万个动作的非结构化LDAS。然而,物流、生产和运输系统中的许多实际应用场景具有组合动作空间,即使在小规模实例中,其规模也远超数百万个动作。幸运的是,此类动作空间具有结构特征,例如等间距离散资源单元。本研究聚焦于处理当前基准方法无法应对的结构化大规模离散动作空间(SLDAS):我们提出动态邻域构建(DNC)——一种针对SLDAS的新型探索范式。我们提出了一种可扩展的邻域探索启发式方法,该范式可在包含高达$10^{73}$个动作的结构化动作空间中,高效探索连续代理动作周围的离散邻域。通过在两个不同环境中与三种专用于大规模离散动作空间的最新方法进行基准测试,我们验证了所提方法的性能。结果表明,DNC在计算效率更高的前提下,性能可与现有最优方法相媲美甚至更优。此外,我们的方法可扩展到迄今为止现有方法在计算上仍难以处理的动作空间。

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