This paper studies reward-agnostic exploration in reinforcement learning (RL) -- a scenario where the learner is unware of the reward functions during the exploration stage -- and designs an algorithm that improves over the state of the art. More precisely, consider a finite-horizon non-stationary Markov decision process with $S$ states, $A$ actions, and horizon length $H$, and suppose that there are no more than a polynomial number of given reward functions of interest. By collecting an order of \begin{align*} \frac{SAH^3}{\varepsilon^2} \text{ sample episodes (up to log factor)} \end{align*} without guidance of the reward information, our algorithm is able to find $\varepsilon$-optimal policies for all these reward functions, provided that $\varepsilon$ is sufficiently small. This forms the first reward-agnostic exploration scheme in this context that achieves provable minimax optimality. Furthermore, once the sample size exceeds $\frac{S^2AH^3}{\varepsilon^2}$ episodes (up to log factor), our algorithm is able to yield $\varepsilon$ accuracy for arbitrarily many reward functions (even when they are adversarially designed), a task commonly dubbed as ``reward-free exploration.'' The novelty of our algorithm design draws on insights from offline RL: the exploration scheme attempts to maximize a critical reward-agnostic quantity that dictates the performance of offline RL, while the policy learning paradigm leverages ideas from sample-optimal offline RL paradigms.


翻译:本文研究强化学习中的奖赏无关探索场景——学习者在探索阶段不知晓奖赏函数——并设计了一种优于现有方法的算法。具体而言,考虑一个具有$S$个状态、$A$个动作、水平长度为$H$的有限水平非平稳马尔可夫决策过程,并假设存在不超过多项式多个给定的感兴趣奖赏函数。通过收集约 \begin{align*} \frac{SAH^3}{\varepsilon^2} \text{个样本片段(考虑对数因子)} \end{align*},且在无奖赏信息指导的条件下,我们的算法能够为这些奖赏函数找到$\varepsilon$-最优策略,前提是$\varepsilon$足够小。这构成了该背景下首个实现可证明极小化最优性的奖赏无关探索方案。此外,一旦样本量超过 $\frac{S^2AH^3}{\varepsilon^2}$个片段(考虑对数因子),我们的算法能够为任意多个奖赏函数(即使是对抗性设计的)实现$\varepsilon$精度,这一任务通常被称为“奖赏无关探索”。我们算法设计的新颖性源于离线强化学习的洞察:探索方案旨在最大化一个关键的奖赏无关量,该量决定了离线强化学习的性能;而策略学习范式则借鉴了样本最优离线强化学习范式的思想。

0
下载
关闭预览

相关内容

148页最新《深度强化学习》教程,148页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2023年4月29日
专知会员服务
13+阅读 · 2021年10月12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
量化金融强化学习论文集合
专知
14+阅读 · 2019年12月18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
强化学习初探 - 从多臂老虎机问题说起
专知
10+阅读 · 2018年4月3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 · 2013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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+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
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 · 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5月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
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
量化金融强化学习论文集合
专知
14+阅读 · 2019年12月18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
强化学习初探 - 从多臂老虎机问题说起
专知
10+阅读 · 2018年4月3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 · 2013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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+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
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 · 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