Online reinforcement learning (RL) relies on the Markov property for guaranteed performance, but real-world applications often lack well-defined states given raw observed variables. While causal RL has attracted growing interest, existing work typically assumes Markovian states are provided and uses causality only to accelerate learning. This leaves a fundamental gap: \emph{given a longitudinal causal graph over observed variables, how does one construct MDP states that provably satisfy the Markov property?} We provide a procedure that constructs a provably minimal such state. In deep RL, the minimal representation alone empirically fails to improve performance, indicating that neural networks cannot automatically exploit Markovian minimality. We therefore propose \textbf{MOSE} (Multi-Order State Exposure), which exposes a single shared Q-function to history-based state constructions of orders 1 through $W$ simultaneously. An attention-based selection layer scores the dimensions of this combined input by their estimated relevance to value-function estimation and selects the high-scoring ones. Causal MOSE further constrains the selection layer to retain every variable of the minimal state, guaranteeing sufficiency while leaving the model free to admit useful redundancy. MOSE consistently outperforms both the minimal state construction and single-window policies on common benchmarks and synthetic datasets. Including the minimal representation alongside MOSE can further improve performance. Our results establish a core principle for causal deep RL: minimal sufficiency is not enough. \emph{Controlled redundancy} gives the model flexibility to learn its state representation end-to-end. Causal state information provides structural guidance that can make this learning more efficient.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Deep Research(深度研究):系统性综述
专知会员服务
51+阅读 · 2025年12月3日
最新,DeepSeek-R1论文登上Nature封面,附83页补充材料
专知会员服务
27+阅读 · 2025年9月18日
强化多模态大语言模型:基于强化学习的推理综述
专知会员服务
38+阅读 · 2025年5月3日
【UIUC博士论文】高效多智能体深度强化学习,130页pdf
专知会员服务
79+阅读 · 2023年1月14日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
专知会员服务
216+阅读 · 2019年8月30日
「基于通信的多智能体强化学习」 进展综述
【MIT博士论文】数据高效强化学习,176页pdf
多智能体强化学习(MARL)近年研究概览
PaperWeekly
39+阅读 · 2020年3月15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
【泡泡图灵智库】密集相关的自监督视觉描述学习(RAL)
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2018年10月6日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
图像检索研究进展:浅层、深层特征及特征融合
机器学习研究会
65+阅读 · 2018年3月26日
国家自然科学基金
348+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
3+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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
9+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
9+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
13+阅读 · 10月13日
相关资讯
「基于通信的多智能体强化学习」 进展综述
【MIT博士论文】数据高效强化学习,176页pdf
多智能体强化学习(MARL)近年研究概览
PaperWeekly
39+阅读 · 2020年3月15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
【泡泡图灵智库】密集相关的自监督视觉描述学习(RAL)
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2018年10月6日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
图像检索研究进展:浅层、深层特征及特征融合
机器学习研究会
65+阅读 · 2018年3月26日
相关基金
国家自然科学基金
348+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
3+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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员