Reinforcement learning (RL) has recently proven great success in various domains. Yet, the design of the reward function requires detailed domain expertise and tedious fine-tuning to ensure that agents are able to learn the desired behaviour. Using a sparse reward conveniently mitigates these challenges. However, the sparse reward represents a challenge on its own, often resulting in unsuccessful training of the agent. In this paper, we therefore address the sparse reward problem in RL. Our goal is to find an effective alternative to reward shaping, without using costly human demonstrations, that would also be applicable to a wide range of domains. Hence, we propose to use model predictive control~(MPC) as an experience source for training RL agents in sparse reward environments. Without the need for reward shaping, we successfully apply our approach in the field of mobile robot navigation both in simulation and real-world experiments with a Kuboki Turtlebot 2. We furthermore demonstrate great improvement over pure RL algorithms in terms of success rate as well as number of collisions and timeouts. Our experiments show that MPC as an experience source improves the agent's learning process for a given task in the case of sparse rewards.


翻译:强化学习(RL)最近在各种领域取得了巨大成功。然而,奖励函数的设计需要详细的领域专业知识和繁琐的调优,以确保智能体能够学习到期望的行为。使用稀疏奖励可以方便地缓解这些挑战。但稀疏奖励本身也构成了一个难题,常常导致智能体训练失败。因此,本文旨在解决强化学习中的稀疏奖励问题。我们的目标是找到一种有效的奖励塑形替代方案,无需使用昂贵的人类示范,且适用于广泛的领域。为此,我们提出使用模型预测控制(MPC)作为经验来源,在稀疏奖励环境中训练强化学习智能体。无需奖励塑形,我们成功地将该方法应用于移动机器人导航领域,并在仿真和实际实验中(使用Kuboki Turtlebot 2机器人)验证了其有效性。此外,我们展示了该方法在成功率、碰撞次数和超时时间等方面相比纯强化学习算法的显著改进。实验表明,在稀疏奖励情况下,将MPC作为经验来源能够改善智能体对给定任务的学习过程。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
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
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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
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
1+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
1+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月23日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
Arxiv
21+阅读 · 2022年11月8日
Arxiv
11+阅读 · 2021年12月8日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
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
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
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
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
1+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
1+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员