Recent works on neural contextual bandits have achieved compelling performances due to their ability to leverage the strong representation power of neural networks (NNs) for reward prediction. Many applications of contextual bandits involve multiple agents who collaborate without sharing raw observations, thus giving rise to the setting of federated contextual bandits. Existing works on federated contextual bandits rely on linear or kernelized bandits, which may fall short when modeling complex real-world reward functions. So, this paper introduces the federated neural-upper confidence bound (FN-UCB) algorithm. To better exploit the federated setting, FN-UCB adopts a weighted combination of two UCBs: $\text{UCB}^{a}$ allows every agent to additionally use the observations from the other agents to accelerate exploration (without sharing raw observations), while $\text{UCB}^{b}$ uses an NN with aggregated parameters for reward prediction in a similar way to federated averaging for supervised learning. Notably, the weight between the two UCBs required by our theoretical analysis is amenable to an interesting interpretation, which emphasizes $\text{UCB}^{a}$ initially for accelerated exploration and relies more on $\text{UCB}^{b}$ later after enough observations have been collected to train the NNs for accurate reward prediction (i.e., reliable exploitation). We prove sub-linear upper bounds on both the cumulative regret and the number of communication rounds of FN-UCB, and empirically demonstrate its competitive performance.


翻译:近年来的神经上下文乐透机研究因利用神经网络强大的表示能力进行奖励预测而取得了显著效果。上下文乐透机的许多应用涉及多个智能体在不共享原始观测数据的情况下协作,从而催生了联邦上下文乐透机这一设定。现有联邦上下文乐透机工作依赖于线性或核化乐透机,这在建模复杂现实奖励函数时可能表现不足。为此,本文提出联邦神经-上置信界(FN-UCB)算法。为更好地利用联邦设定,FN-UCB采用两种UCB的加权组合:$\text{UCB}^{a}$允许每个智能体额外使用其他智能体的观测数据加速探索(无需共享原始观测),而$\text{UCB}^{b}$则采用参数聚合的神经网络进行奖励预测,其方式类似于监督学习中的联邦平均。值得注意的是,理论分析所需的两种UCB权重具有有趣的解释:初始阶段强调$\text{UCB}^{a}$以加速探索,在收集足够观测数据训练神经网络实现准确奖励预测后(即可靠利用),则更多依赖$\text{UCB}^{b}$。我们证明了FN-UCB的累积遗憾和通信轮数均具有次线性上界,并通过实验展示了其竞争性性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

NeurlPS 2022 | 自然语言处理相关论文分类整理
专知会员服务
51+阅读 · 2022年10月2日
自然语言处理顶会NAACL2022最佳论文出炉!
专知会员服务
43+阅读 · 2022年6月30日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
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
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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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 · 2013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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013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
1+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
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
19+阅读 · 2021年2月4日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:21
相关VIP内容
NeurlPS 2022 | 自然语言处理相关论文分类整理
专知会员服务
51+阅读 · 2022年10月2日
自然语言处理顶会NAACL2022最佳论文出炉!
专知会员服务
43+阅读 · 2022年6月30日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
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
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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
相关基金
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 · 2013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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013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
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员