The policy represented by the deep neural network can overfit the spurious features in observations, which hamper a reinforcement learning agent from learning effective policy. This issue becomes severe in high-dimensional state, where the agent struggles to learn a useful policy. Data augmentation can provide a performance boost to RL agents by mitigating the effect of overfitting. However, such data augmentation is a form of prior knowledge, and naively applying them in environments might worsen an agent's performance. In this paper, we propose a novel RL algorithm to mitigate the above issue and improve the efficiency of the learned policy. Our approach consists of a max-min game theoretic objective where a perturber network modifies the state to maximize the agent's probability of taking a different action while minimizing the distortion in the state. In contrast, the policy network updates its parameters to minimize the effect of perturbation while maximizing the expected future reward. Based on this objective, we propose a practical deep reinforcement learning algorithm, Adversarial Policy Optimization (APO). Our method is agnostic to the type of policy optimization, and thus data augmentation can be incorporated to harness the benefit. We evaluated our approaches on several DeepMind Control robotic environments with high-dimensional and noisy state settings. Empirical results demonstrate that our method APO consistently outperforms the state-of-the-art on-policy PPO agent. We further compare our method with state-of-the-art data augmentation, RAD, and regularization-based approach DRAC. Our agent APO shows better performance compared to these baselines.


翻译:深度神经网络所表征的策略可能会过拟合观测中的伪特征,这阻碍了强化学习智能体学习有效策略。在高维状态空间中,这一问题尤为严重,智能体往往难以学到有用的策略。数据增强可以通过减轻过拟合效应来提升强化学习智能体的性能。然而,这类数据增强本质上是一种先验知识,在环境中盲目应用可能会降低智能体的性能。本文提出了一种新型强化学习算法以缓解上述问题并提升所学策略的效率。我们的方法包含一个最大最小博弈论目标函数:扰动器网络通过修改状态来最大化智能体采取不同动作的概率,同时最小化状态中的畸变;而策略网络则在更新参数时最小化扰动的影响,同时最大化期望未来奖励。基于这一目标,我们提出了一种实用的深度强化学习算法——对抗策略优化(APO)。该方法与策略优化类型无关,因此可融入数据增强以充分利用其优势。我们在多个存在高维噪声状态的DeepMind控制机器人环境中评估了所提方法。实验结果表明,APO方法在效果上始终优于当前最先进的同策略PPO智能体。我们进一步将所提方法与最先进的数据增强方法RAD及基于正则化的DRAC方法进行对比,我们的APO智能体展现了优于这些基线方法的性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
184+阅读 · 2020年2月1日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
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
[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
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2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
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
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
0+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2021年12月8日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
12+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
21+阅读 · 6月2日
相关VIP内容
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
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
184+阅读 · 2020年2月1日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
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
[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
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
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
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
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
0+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
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