Model-based reinforcement learning (RL) has shown great promise due to its sample efficiency, but still struggles with long-horizon sparse-reward tasks, especially in offline settings where the agent learns from a fixed dataset. We hypothesize that model-based RL agents struggle in these environments due to a lack of long-term planning capabilities, and that planning in a temporally abstract model of the environment can alleviate this issue. In this paper, we make two key contributions: 1) we introduce an offline model-based RL algorithm, IQL-TD-MPC, that extends the state-of-the-art Temporal Difference Learning for Model Predictive Control (TD-MPC) with Implicit Q-Learning (IQL); 2) we propose to use IQL-TD-MPC as a Manager in a hierarchical setting with any off-the-shelf offline RL algorithm as a Worker. More specifically, we pre-train a temporally abstract IQL-TD-MPC Manager to predict "intent embeddings", which roughly correspond to subgoals, via planning. We empirically show that augmenting state representations with intent embeddings generated by an IQL-TD-MPC manager significantly improves off-the-shelf offline RL agents' performance on some of the most challenging D4RL benchmark tasks. For instance, the offline RL algorithms AWAC, TD3-BC, DT, and CQL all get zero or near-zero normalized evaluation scores on the medium and large antmaze tasks, while our modification gives an average score over 40.


翻译:基于模型的强化学习因其样本效率而展现出巨大潜力,但在处理长时域稀疏奖励任务时仍存在困难,尤其是在智能体从固定数据集中学习的离线场景中。我们假设基于模型的强化学习智能体在这些环境中表现不佳是由于缺乏长期规划能力,而在环境的时域抽象模型中进行规划可以缓解这一问题。本文做出两项关键贡献:1)我们提出了一种离线基于模型的强化学习算法IQL-TD-MPC,它通过隐式Q学习扩展了最先进的模型预测控制时域差分学习;2)我们提议将IQL-TD-MPC作为分层设置中的管理器,与任何现成的离线强化学习算法(作为工作器)配合使用。具体而言,我们预训练了一个时域抽象的IQL-TD-MPC管理器,通过规划来预测大致对应于子目标的"意图嵌入"。实验表明,用IQL-TD-MPC管理器生成的意图嵌入增强状态表示,能显著提升现成离线强化学习智能体在最具挑战性的D4RL基准任务中的表现。例如,离线强化学习算法AWAC、TD3-BC、DT和CQL在中等和大型antmaze任务上的归一化评估分数均为零或接近零,而我们的改进方法使平均分数超过40。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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
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
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
36+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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 · 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
1+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
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
3+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
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关资讯
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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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 · 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
1+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
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
3+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