Tail-end risk measures such as static conditional value-at-risk (CVaR) are used in safety-critical applications to prevent rare, yet catastrophic events. Unlike risk-neutral objectives, the static CVaR of the return depends on entire trajectories without admitting a recursive Bellman decomposition in the underlying Markov decision process. A classical resolution relies on state augmentation with a continuous variable. However, unless restricted to a specialized class of admissible value functions, this formulation induces sparse rewards and degenerate fixed points. In this work, we propose a novel formulation of the static CVaR objective based on augmentation. Our alternative approach leads to a Bellman operator with: (1) dense per-step rewards; (2) contracting properties on the full space of bounded value functions. Building on this theoretical foundation, we develop risk-averse value iteration and model-free Q-learning algorithms that rely on discretized augmented states. We further provide convergence guarantees and approximation error bounds due to discretization. Empirical results demonstrate that our algorithms successfully learn CVaR-sensitive policies and achieve effective performance-safety trade-offs.


翻译:在安全关键型应用中,常采用静态条件风险价值(CVaR)等尾部风险度量来预防罕见但灾难性的事件。与风险中性目标不同,回报的静态CVaR依赖于完整轨迹序列,无法在底层马尔可夫决策过程中进行递归式贝尔曼分解。经典解决方案依赖于引入连续变量的状态扩展方法。然而,除非限制在特定类型的可容许值函数范围内,该公式会导致奖励稀疏化和退化不动点问题。本研究提出一种基于状态扩展的静态CVaR目标新公式。我们的替代方法导出的贝尔曼算子具有:(1)密集的逐步奖励;(2)在全有界值函数空间上的压缩特性。基于此理论框架,我们开发了风险规避值迭代算法和无模型Q学习算法,这两种算法均依赖于离散化扩展状态。我们进一步提供了收敛性保证和由离散化引起的近似误差界。实证结果表明,我们的算法能成功学习对CVaR敏感的策略,并实现有效的性能-安全权衡。

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学和计算机科学之中,算法(Algorithm)为一个计算的具体步骤,常用于计算、数据处理和自动推理。精确而言,算法是一个表示为有限长列表的有效方法。算法应包含清晰定义的指令用于计算函数。 来自维基百科: 算法
TransMLA:多头潜在注意力(MLA)即为所需
专知会员服务
23+阅读 · 2025年2月13日
基于深度强化学习的海上编队防空任务分配
专知会员服务
90+阅读 · 2023年8月14日
【NeurIPS 2020】大规模分布式鲁棒优化方法
专知会员服务
26+阅读 · 2020年10月13日
机器学习算法集锦:从贝叶斯到深度学习及各自优缺点
人工智能学家
11+阅读 · 2019年2月15日
论文笔记之attention mechanism专题1:SA-Net(CVPR 2018)
统计学习与视觉计算组
16+阅读 · 2018年4月5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 · 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
1+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
0+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
最新内容
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
2+阅读 · 55分钟前
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
0+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:12
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
9+阅读 · 4月25日
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
8+阅读 · 4月25日
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
TransMLA:多头潜在注意力(MLA)即为所需
专知会员服务
23+阅读 · 2025年2月13日
基于深度强化学习的海上编队防空任务分配
专知会员服务
90+阅读 · 2023年8月14日
【NeurIPS 2020】大规模分布式鲁棒优化方法
专知会员服务
26+阅读 · 2020年10月13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 · 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
1+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
0+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员