Designing learnable information-theoretic objectives for robot exploration remains challenging. Such objectives aim to guide exploration toward data that reduces uncertainty in model parameters, yet it is often unclear what information the collected data can actually reveal. Although reinforcement learning (RL) can optimize a given objective, constructing objectives that reflect parametric learnability is difficult in high-dimensional robotic systems. Many parameter directions are weakly observable or unidentifiable, and even when identifiable directions are selected, omitted directions can still influence exploration and distort information measures. To address this challenge, we propose Quasi-Optimal Experimental Design (Q{\footnotesize OED}), an adaptive information objective grounded in optimal experimental design. Q{\footnotesize OED} (i) performs eigenspace analysis of the Fisher information matrix to identify an observable subspace and select identifiable parameter directions, and (ii) modifies the exploration objective to emphasize these directions while suppressing nuisance effects from non-critical parameters. Under bounded nuisance influence and limited coupling between critical and nuisance directions, Q{\footnotesize OED} provides a constant-factor approximation to the ideal information objective that explores all parameters. We evaluate Q{\footnotesize OED} on simulated and real-world navigation and manipulation tasks, where identifiable-direction selection and nuisance suppression yield performance improvements of \SI{35.23}{\percent} and \SI{21.98}{\percent}, respectively. When integrated as an exploration objective in model-based policy optimization, Q{\footnotesize OED} further improves policy performance over established RL baselines.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
《机器学习思维导图》,一图掌握机器学习知识要点
专知会员服务
68+阅读 · 2021年1月12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
推荐 | 掌握这12条经验,对理解机器学习至关重要!(可下载PDF)
机器学习算法与Python学习
11+阅读 · 2018年6月29日
第二章 机器学习中的数学基础
Datartisan数据工匠
12+阅读 · 2018年4月5日
基于信息理论的机器学习
专知
22+阅读 · 2017年11月23日
Andrew NG的新书《Machine Learning Yearning》
我爱机器学习
11+阅读 · 2016年12月7日
国家自然科学基金
15+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
21+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
26+阅读 · 2018年8月19日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
《机器学习思维导图》,一图掌握机器学习知识要点
专知会员服务
68+阅读 · 2021年1月12日
相关基金
国家自然科学基金
15+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
21+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员