In reward-free reinforcement learning (RL), an agent explores the environment first without any reward information, in order to achieve certain learning goals afterwards for any given reward. In this paper we focus on reward-free RL under low-rank MDP models, in which both the representation and linear weight vectors are unknown. Although various algorithms have been proposed for reward-free low-rank MDPs, the corresponding sample complexity is still far from being satisfactory. In this work, we first provide the first known sample complexity lower bound that holds for any algorithm under low-rank MDPs. This lower bound implies it is strictly harder to find a near-optimal policy under low-rank MDPs than under linear MDPs. We then propose a novel model-based algorithm, coined RAFFLE, and show it can both find an $\epsilon$-optimal policy and achieve an $\epsilon$-accurate system identification via reward-free exploration, with a sample complexity significantly improving the previous results. Such a sample complexity matches our lower bound in the dependence on $\epsilon$, as well as on $K$ in the large $d$ regime, where $d$ and $K$ respectively denote the representation dimension and action space cardinality. Finally, we provide a planning algorithm (without further interaction with true environment) for RAFFLE to learn a near-accurate representation, which is the first known representation learning guarantee under the same setting.


翻译:在免奖励强化学习中,智能体首先在无任何奖励信息的情况下探索环境,以便后续针对任意给定奖励实现特定学习目标。本文聚焦于低秩MDP模型下的免奖励强化学习,其中表示与线性权重向量均未知。尽管已有多种针对低秩免奖励MDP的算法提出,其对应的样本复杂度仍远未达到令人满意的水平。在本工作中,我们首先给出了低秩MDP下首个适用于任意算法的已知样本复杂度下界。该下界表明,在低秩MDP下寻找近优策略严格难于在线性MDP下进行。随后,我们提出了一种新颖的基于模型的算法,命名为RAFFLE,并证明其能通过免奖励探索同时找到$\epsilon$-最优策略并实现$\epsilon$-精度的系统辨识,其样本复杂度显著优于先前结果。该样本复杂度在对$\epsilon$的依赖关系上,以及对大$d$情形下对$K$的依赖关系上均匹配我们的下界,其中$d$与$K$分别表示表示维度与动作空间基数。最后,我们为RAFFLE提供了一种(无需与真实环境进一步交互的)规划算法,以学习近乎精确的表示,这是相同设定下首个已知的表示学习保障。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】强化学习工业应用,408页pdf
专知会员服务
232+阅读 · 2022年2月3日
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
【强化学习资源集合】Awesome Reinforcement Learning
专知会员服务
98+阅读 · 2019年12月23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
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
强化学习扫盲贴:从Q-learning到DQN
夕小瑶的卖萌屋
52+阅读 · 2019年10月13日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+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
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
29+阅读 · 2023年2月10日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
Arxiv
15+阅读 · 2022年6月14日
Arxiv
11+阅读 · 2021年12月8日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+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
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
强化学习扫盲贴:从Q-learning到DQN
夕小瑶的卖萌屋
52+阅读 · 2019年10月13日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+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
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员