Convergence of Q-learning has been the focus of extensive research over the past several decades. Recently, an asymptotic convergence analysis for Q-learning was introduced using a switching system framework. This approach applies the so-called ordinary differential equation (ODE) approach to prove the convergence of the asynchronous Q-learning modeled as a continuous-time switching system, where notions from switching system theory are used to prove its asymptotic stability without using explicit Lyapunov arguments. However, to prove stability, restrictive conditions, such as quasi-monotonicity, must be satisfied for the underlying switching systems, which makes it hard to easily generalize the analysis method to other reinforcement learning algorithms, such as the smooth Q-learning variants. In this paper, we present a more general and unified convergence analysis that improves upon the switching system approach and can analyze Q-learning and its smooth variants. The proposed analysis is motivated by previous work on the convergence of synchronous Q-learning based on $p$-norm serving as a Lyapunov function. However, the proposed analysis addresses more general ODE models that can cover both asynchronous Q-learning and its smooth versions with simpler frameworks.


翻译:Q学习的收敛性在过去几十年中一直是广泛研究的焦点。最近,一种基于切换系统框架的渐近收敛分析方法被引入用于Q学习。该方法应用所谓的常微分方程(ODE)方法,将异步Q学习建模为连续时间切换系统以证明其收敛性,其中利用切换系统理论中的概念来证明其渐近稳定性,而无需使用显式的李雅普诺夫论证。然而,为了证明稳定性,底层切换系统必须满足诸如拟单调性等限制性条件,这使得该分析方法难以轻松推广至其他强化学习算法,例如光滑Q学习变体。本文提出了一种更通用且统一的收敛性分析方法,该方法改进了切换系统方法,能够分析Q学习及其光滑变体。所提出的分析受到先前基于作为李雅普诺夫函数的$p$范数来研究同步Q学习收敛性的工作的启发。然而,所提出的分析处理了更一般的ODE模型,该模型能够以更简单的框架覆盖异步Q学习及其光滑版本。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
15+阅读 · 2023年4月24日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
15+阅读 · 2023年4月24日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员