Interacting with the actual environment to acquire data is often costly and time-consuming in robotic tasks. Model-based offline reinforcement learning (RL) provides a feasible solution. On the one hand, it eliminates the requirements of interaction with the actual environment. On the other hand, it learns the transition dynamics and reward function from the offline datasets and generates simulated rollouts to accelerate training. Previous model-based offline RL methods adopt probabilistic ensemble neural networks (NN) to model aleatoric uncertainty and epistemic uncertainty. However, this results in an exponential increase in training time and computing resource requirements. Furthermore, these methods are easily disturbed by the accumulative errors of the environment dynamics models when simulating long-term rollouts. To solve the above problems, we propose an uncertainty-aware sequence modeling architecture called Environment Transformer. It models the probability distribution of the environment dynamics and reward function to capture aleatoric uncertainty and treats epistemic uncertainty as a learnable noise parameter. Benefiting from the accurate modeling of the transition dynamics and reward function, Environment Transformer can be combined with arbitrary planning, dynamics programming, or policy optimization algorithms for offline RL. In this case, we perform Conservative Q-Learning (CQL) to learn a conservative Q-function. Through simulation experiments, we demonstrate that our method achieves or exceeds state-of-the-art performance in widely studied offline RL benchmarks. Moreover, we show that Environment Transformer's simulated rollout quality, sample efficiency, and long-term rollout simulation capability are superior to those of previous model-based offline RL methods.


翻译:在实际机器人任务中,与真实环境交互获取数据往往成本高昂且耗时。基于模型的离线强化学习提供了一种可行方案:一方面无需与真实环境交互,另一方面可从离线数据集中学习转移动力学与奖励函数,生成模拟轨迹以加速训练。现有基于模型的离线强化学习方法采用概率集成神经网络建模偶然不确定性与认知不确定性,但导致训练时间和计算资源需求呈指数级增长。此外,这些方法在模拟长程轨迹时易受环境动力学模型累积误差的干扰。为解决上述问题,我们提出一种名为环境变压器的不确定性感知序列建模架构。该架构对环境动力学与奖励函数的概率分布进行建模以捕获偶然不确定性,并将认知不确定性视为可学习噪声参数。凭借对转移动力学与奖励函数的精确建模,环境变压器可与任意规划算法、动态规划或策略优化算法结合应用于离线强化学习。在此框架下,我们采用保守Q学习学习保守Q函数。仿真实验表明,本方法在广泛研究的离线强化学习基准上达到或超越了现有最优性能。此外,环境变压器的模拟轨迹质量、样本效率及长程轨迹模拟能力均优于现有基于模型的离线强化学习方法。

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
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
47+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
5+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
8+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
8+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
8+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关资讯
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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
47+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员