Actor-critic (AC) is a powerful method for learning an optimal policy in reinforcement learning, where the critic uses algorithms, e.g., temporal difference (TD) learning with function approximation, to evaluate the current policy and the actor updates the policy along an approximate gradient direction using information from the critic. This paper provides the \textit{tightest} non-asymptotic convergence bounds for both the AC and natural AC (NAC) algorithms. Specifically, existing studies show that AC converges to an $\epsilon+\varepsilon_{\text{critic}}$ neighborhood of stationary points with the best known sample complexity of $\mathcal{O}(\epsilon^{-2})$ (up to a log factor), and NAC converges to an $\epsilon+\varepsilon_{\text{critic}}+\sqrt{\varepsilon_{\text{actor}}}$ neighborhood of the global optimum with the best known sample complexity of $\mathcal{O}(\epsilon^{-3})$, where $\varepsilon_{\text{critic}}$ is the approximation error of the critic and $\varepsilon_{\text{actor}}$ is the approximation error induced by the insufficient expressive power of the parameterized policy class. This paper analyzes the convergence of both AC and NAC algorithms with compatible function approximation. Our analysis eliminates the term $\varepsilon_{\text{critic}}$ from the error bounds while still achieving the best known sample complexities. Moreover, we focus on the challenging single-loop setting with a single Markovian sample trajectory. Our major technical novelty lies in analyzing the stochastic bias due to policy-dependent and time-varying compatible function approximation in the critic, and handling the non-ergodicity of the MDP due to the single Markovian sample trajectory. Numerical results are also provided in the appendix.


翻译:演员-评论家(AC)是强化学习中学习最优策略的有效方法,其中评论家采用时序差分(TD)学习等算法结合函数逼近来评估当前策略,演员则利用评论家提供的信息沿近似梯度方向更新策略。本文为AC及自然AC(NAC)算法提供了目前\textit{最紧}的非渐近收敛界。具体而言,现有研究表明AC能以$\mathcal{O}(\epsilon^{-2})$(忽略对数因子)的最佳已知样本复杂度收敛至稳定点的$\epsilon+\varepsilon_{\text{critic}}$邻域,而NAC能以$\mathcal{O}(\epsilon^{-3})$的最佳已知样本复杂度收敛至全局最优解的$\epsilon+\varepsilon_{\text{critic}}+\sqrt{\varepsilon_{\text{actor}}}$邻域,其中$\varepsilon_{\text{critic}}$为评论家的逼近误差,$\varepsilon_{\text{actor}}$是参数化策略类表达能力不足引起的逼近误差。本文分析了采用兼容函数逼近的AC与NAC算法的收敛性。我们的分析在保持最佳已知样本复杂度的同时,从误差界中消除了$\varepsilon_{\text{critic}}$项。此外,我们聚焦于具有挑战性的单循环设定——仅使用单条马尔可夫样本轨迹。主要技术创新在于分析了评论家中因策略依赖且时变的兼容函数逼近所产生的随机偏差,并处理了单条马尔可夫样本轨迹导致的MDP非遍历性问题。数值实验结果详见附录。

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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
0+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
14+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
6+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
0+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