Deep Reinforcement Learning is one of the state-of-the-art methods for producing near-optimal system controllers. However, deep RL algorithms train a deep neural network, that lacks transparency, which poses challenges when the controller has to meet regulations, or foster trust. To alleviate this, one could transfer the learned behaviour into a model that is human-readable by design using knowledge distilla- tion. Often this is done with a single model which mimics the original model on average but could struggle in more dynamic situations. A key challenge is that this simpler model should have the right balance be- tween flexibility and complexity or right balance between balance bias and accuracy. We propose a new model-agnostic method to divide the state space into regions where a simplified, human-understandable model can operate in. In this paper, we use Voronoi partitioning to find regions where linear models can achieve similar performance to the original con- troller. We evaluate our approach on a gridworld environment and a classic control task. We observe that our proposed distillation to locally- specialized linear models produces policies that are explainable and show that the distillation matches or even slightly outperforms the black-box policy they are distilled from.


翻译:深度强化学习是生成近似最优系统控制器的前沿方法之一。然而,深度强化学习算法训练出的深度神经网络缺乏透明度,这在控制器需要满足监管要求或建立信任时带来挑战。为缓解此问题,可通过知识蒸馏将学习到的行为迁移到设计上具备人类可读性的模型中。通常采用单一模型进行蒸馏,该模型在平均意义上能模仿原始模型,但在动态场景中可能表现不佳。关键挑战在于简化模型需在灵活性与复杂性之间取得适当平衡,或在偏差与精度之间达到合理权衡。本文提出一种新的模型无关方法,将状态空间划分为若干区域,使简化且人类可理解的模型能在其中有效运行。我们利用Voronoi划分技术寻找线性模型能达到与原控制器相近性能的区域。在网格世界环境和经典控制任务中评估了所提方法,观察到通过蒸馏生成的局部专用线性模型策略具备可解释性,且其性能与原黑盒策略相当甚至略有提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICCV2023】保留模态结构改进多模态学习
专知会员服务
31+阅读 · 2023年8月28日
【AAAI2023】基于Dirichlet元模型的事后不确定性学习
专知会员服务
16+阅读 · 2022年12月16日
【CVPR2022】MSDN: 零样本学习的互语义蒸馏网络
专知会员服务
21+阅读 · 2022年3月8日
专知会员服务
35+阅读 · 2021年9月18日
LibRec 每周算法:LDA主题模型
LibRec智能推荐
29+阅读 · 2017年12月4日
Spark机器学习:矩阵及推荐算法
LibRec智能推荐
16+阅读 · 2017年8月3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
17+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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2024年12月27日
Arxiv
175+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
499+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
37+阅读 · 2021年9月28日
VIP会员
相关基金
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
17+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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员