Effective reinforcement learning (RL) for complex stochastic systems requires leveraging historical data to improve sample efficiency and accelerate policy optimization. However, classical experience replay treats all past observations uniformly and fails to account for their varying contributions to learning. To address this limitation, we propose Variance Reduction Experience Replay (VRER), a principled framework that selectively reuses informative samples to reduce the variance of policy gradient estimates. VRER is algorithm-agnostic and can be integrated with existing policy optimization methods, yielding the sample-efficient off-policy algorithm, Policy Gradient with VRER (PG-VRER). To provide rigorous theoretical guarantees, we develop a novel analysis framework for experience replay that explicitly accounts for dependencies induced by Markovian dynamics and behavior-policy interactions. Using this framework, we establish finite-time convergence guarantees for PG-VRER and characterize a fundamental bias-variance trade-off: reusing older samples reduces gradient variance but may introduce greater estimation bias. Extensive experiments show that VRER consistently accelerates learning and outperforms state-of-the-art policy optimization algorithms


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

持续强化学习研究综述
专知会员服务
42+阅读 · 2025年6月30日
基于表征学习的离线强化学习方法研究综述
专知会员服务
30+阅读 · 2024年7月2日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
「基于通信的多智能体强化学习」 进展综述
基于模型的强化学习综述
专知
42+阅读 · 2022年7月13日
【MIT博士论文】数据高效强化学习,176页pdf
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
44+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
24+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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
11+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13日
相关基金
国家自然科学基金
44+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
24+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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员