Recent research has turned to Reinforcement Learning (RL) to solve challenging decision problems, as an alternative to hand-tuned heuristics. RL can learn good policies without the need for modeling the environment's dynamics. Despite this promise, RL remains an impractical solution for many real-world systems problems. A particularly challenging case occurs when the environment changes over time, i.e. it exhibits non-stationarity. In this work, we characterize the challenges introduced by non-stationarity, shed light on the range of approaches to them and develop a robust framework for addressing them to train RL agents in live systems. Such agents must explore and learn new environments, without hurting the system's performance, and remember them over time. To this end, our framework (i) identifies different environments encountered by the live system, (ii) triggers exploration when necessary, (iii) takes precautions to retain knowledge from prior environments, and (iv) employs safeguards to protect the system's performance when the RL agent makes mistakes. We apply our framework to two systems problems, straggler mitigation and adaptive video streaming, and evaluate it against a variety of alternative approaches using real-world and synthetic data. We show that all components of the framework are necessary to cope with non-stationarity and provide guidance on alternative design choices for each component.


翻译:近期研究转向强化学习作为人工调优启发式算法的替代方案,以解决具有挑战性的决策问题。强化学习无需对环境动态进行建模即可学习优质策略。尽管前景广阔,但在许多现实系统问题中,强化学习仍是不可行的解决方案。当环境随时间变化(即呈现非平稳性)时,尤其构成严峻挑战。本研究刻画了非平稳性引入的挑战,阐释了应对这些挑战的多种方法,并开发了一套稳健框架以训练强化学习智能体在真实系统中运行。此类智能体必须在不损害系统性能的前提下探索并学习新环境,且能长期记忆经验。为此,我们的框架能够:(i) 识别真实系统遇到的不同环境,(ii) 在必要时触发探索机制,(iii) 采取预防措施保留先前环境的知识,以及 (iv) 在强化学习智能体出现错误时启用保护机制。我们将该框架应用于两个系统问题——滞后缓解与自适应视频流传输,并使用真实数据与合成数据对比评估多种替代方案。实验表明,框架所有组件对于应对非平稳性都不可或缺,同时我们为各组件的替代设计方案提供了指导性建议。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月20日
Arxiv
29+阅读 · 2023年2月10日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
Arxiv
21+阅读 · 2022年11月8日
Arxiv
67+阅读 · 2022年4月13日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员