Many model-based reinforcement learning (RL) algorithms can be viewed as having two phases that are iteratively implemented: a learning phase where the model is approximately learned and a planning phase where the learned model is used to derive a policy. In the case of standard MDPs, the learning problem can be solved using either value iteration or policy iteration. However, in the case of zero-sum Markov games, there is no efficient policy iteration algorithm; e.g., it has been shown in Hansen et al. (2013) that one has to solve Omega(1/(1-alpha)) MDPs, where alpha is the discount factor, to implement the only known convergent version of policy iteration. Another algorithm for Markov zero-sum games, called naive policy iteration, is easy to implement but is only provably convergent under very restrictive assumptions. Prior attempts to fix naive policy iteration algorithm have several limitations. Here, we show that a simple variant of naive policy iteration for games converges, and converges exponentially fast. The only addition we propose to naive policy iteration is the use of lookahead in the policy improvement phase. This is appealing because lookahead is anyway often used in RL for games. We further show that lookahead can be implemented efficiently in linear Markov games, which are the counterpart of the linear MDPs and have been the subject of much attention recently. We then consider multi-agent reinforcement learning which uses our algorithm in the planning phases, and provide sample and time complexity bounds for such an algorithm.


翻译:许多基于模型的强化学习算法可视为迭代执行两个阶段:学习阶段(近似学习模型)与规划阶段(利用学习模型推导策略)。针对标准马尔可夫决策过程,学习问题可通过值迭代或策略迭代求解。然而在零和马尔可夫博弈中,尚不存在高效的策略迭代算法:例如,Hansen等(2013)证明,要实现唯一已知收敛版本的策略迭代,需求解Ω(1/(1-α))个马尔可夫决策过程(α为折扣因子)。另一种面向马尔可夫零和博弈的算法——朴素策略迭代虽易于实现,但仅在极严格假设下才具备收敛性证明。先前改进朴素策略迭代算法的尝试存在多项局限。本文证明,针对博弈的朴素策略迭代的简单变体不仅收敛,且以指数速度收敛。我们对朴素策略迭代的唯一改进是在策略改进阶段引入前向搜索。由于前向搜索本就常用于博弈类强化学习,这一改进具有显著吸引力。我们进一步证明,前向搜索可在线性马尔可夫博弈中高效实现——这类博弈作为线性马尔可夫决策过程的对应概念,近年来受到广泛关注。最后,我们考虑在规划阶段采用本算法的多智能体强化学习场景,并给出此类算法的样本复杂度与时间复杂度界限。

0
下载
关闭预览

相关内容

深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
184+阅读 · 2020年2月1日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+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
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2021年12月8日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
6+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
184+阅读 · 2020年2月1日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+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
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员