Risk-sensitive reinforcement learning (RL) aims to optimize policies that balance the expected reward and risk. In this paper, we investigate a novel risk-sensitive RL formulation with an Iterated Conditional Value-at-Risk (CVaR) objective under linear and general function approximations. This new formulation, named ICVaR-RL with function approximation, provides a principled way to guarantee safety at each decision step. For ICVaR-RL with linear function approximation, we propose a computationally efficient algorithm ICVaR-L, which achieves an $\widetilde{O}(\sqrt{\alpha^{-(H+1)}(d^2H^4+dH^6)K})$ regret, where $\alpha$ is the risk level, $d$ is the dimension of state-action features, $H$ is the length of each episode, and $K$ is the number of episodes. We also establish a matching lower bound $\Omega(\sqrt{\alpha^{-(H-1)}d^2K})$ to validate the optimality of ICVaR-L with respect to $d$ and $K$. For ICVaR-RL with general function approximation, we propose algorithm ICVaR-G, which achieves an $\widetilde{O}(\sqrt{\alpha^{-(H+1)}DH^4K})$ regret, where $D$ is a dimensional parameter that depends on the eluder dimension and covering number. Furthermore, our analysis provides several novel techniques for risk-sensitive RL, including an efficient approximation of the CVaR operator, a new ridge regression with CVaR-adapted features, and a refined elliptical potential lemma.


翻译:风险敏感型强化学习旨在优化兼顾期望收益与风险平衡的策略。本文研究基于线性与一般函数逼近框架下采用迭代条件风险值(ICVaR)目标的新型风险敏感强化学习建模。我们提出的ICVaR-RL函数逼近方法为每个决策步骤的安全性保障提供了可解释的理论框架。针对线性函数逼近场景,我们设计了高效算法ICVaR-L,其遗憾界为$\widetilde{O}(\sqrt{\alpha^{-(H+1)}(d^2H^4+dH^6)K})$(其中$\alpha$为风险水平,$d$为状态-动作特征维度,$H$为每个回合长度,$K$为总回合数)。我们还建立了匹配的下界$\Omega(\sqrt{\alpha^{-(H-1)}d^2K})$,验证了ICVaR-L在$d$和$K$参数上的最优性。针对一般函数逼近场景,提出的ICVaR-G算法实现了$\widetilde{O}(\sqrt{\alpha^{-(H+1)}DH^4K})$的遗憾界($D$为依赖eluder维度与覆盖数的维数参数)。此外,我们的分析为风险敏感强化学习贡献了多项创新技术:CVaR算子的高效逼近方法、基于CVaR自适应特征的岭回归新框架,以及精炼的椭圆势引理。

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
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
2+阅读 · 2017年12月31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
1+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
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
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
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
15+阅读 · 2018年4月5日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关VIP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
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
1+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
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
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