We investigate the problem of corruption robustness in offline reinforcement learning (RL) with general function approximation, where an adversary can corrupt each sample in the offline dataset, and the corruption level $\zeta\geq0$ quantifies the cumulative corruption amount over $n$ episodes and $H$ steps. Our goal is to find a policy that is robust to such corruption and minimizes the suboptimality gap with respect to the optimal policy for the uncorrupted Markov decision processes (MDPs). Drawing inspiration from the uncertainty-weighting technique from the robust online RL setting \citep{he2022nearly,ye2022corruptionrobust}, we design a new uncertainty weight iteration procedure to efficiently compute on batched samples and propose a corruption-robust algorithm for offline RL. Notably, under the assumption of single policy coverage and the knowledge of $\zeta$, our proposed algorithm achieves a suboptimality bound that is worsened by an additive factor of $\mathcal O(\zeta \cdot (\text{CC}(\lambda,\hat{\mathcal F},\mathcal Z_n^H))^{1/2} (C(\hat{\mathcal F},\mu))^{-1/2} n^{-1})$ due to the corruption. Here $\text{CC}(\lambda,\hat{\mathcal F},\mathcal Z_n^H)$ is the coverage coefficient that depends on the regularization parameter $\lambda$, the confidence set $\hat{\mathcal F}$, and the dataset $\mathcal Z_n^H$, and $C(\hat{\mathcal F},\mu)$ is a coefficient that depends on $\hat{\mathcal F}$ and the underlying data distribution $\mu$. When specialized to linear MDPs, the corruption-dependent error term reduces to $\mathcal O(\zeta d n^{-1})$ with $d$ being the dimension of the feature map, which matches the existing lower bound for corrupted linear MDPs. This suggests that our analysis is tight in terms of the corruption-dependent term.


翻译:我们研究了具有通用函数近似的离线强化学习中的腐败鲁棒性问题,其中攻击者可以污染离线数据集中的每个样本,腐败水平$\zeta\geq0$量化了$n$个回合和$H$步上的累积污染量。我们的目标是找到一个能抵御此类腐败的策略,并使其与未腐败马尔可夫决策过程(MDPs)的最优策略之间的次优性差距最小化。借鉴鲁棒在线强化学习中不确定性加权技术的思路\citep{he2022nearly,ye2022corruptionrobust},我们设计了一种新的不确定性权重迭代过程,以高效处理批量样本,并提出了一种适用于离线强化学习的抗腐败算法。值得注意的是,在单策略覆盖假设和已知$\zeta$的条件下,我们提出的算法获得的次优性界因腐败而增加了一个附加项$\mathcal O(\zeta \cdot (\text{CC}(\lambda,\hat{\mathcal F},\mathcal Z_n^H))^{1/2} (C(\hat{\mathcal F},\mu))^{-1/2} n^{-1})$。其中$\text{CC}(\lambda,\hat{\mathcal F},\mathcal Z_n^H)$是依赖正则化参数$\lambda$、置信集$\hat{\mathcal F}$和数据集$\mathcal Z_n^H$的覆盖系数,$C(\hat{\mathcal F},\mu)$是依赖$\hat{\mathcal F}$和底层数据分布$\mu$的系数。当特化为线性MDPs时,腐败相关误差项简化为$\mathcal O(\zeta d n^{-1})$,其中$d$是特征映射的维度,这与现有腐败线性MDPs的下界相匹配,表明我们的分析在腐败相关项方面是紧的。

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