This paper presents two algorithms, AdaOFUL and VARA, for online sequential decision-making in the presence of heavy-tailed rewards with only finite variances. For linear stochastic bandits, we address the issue of heavy-tailed rewards by modifying the adaptive Huber regression and proposing AdaOFUL. AdaOFUL achieves a state-of-the-art regret bound of $\widetilde{O}\big(d\big(\sum_{t=1}^T \nu_{t}^2\big)^{1/2}+d\big)$ as if the rewards were uniformly bounded, where $\nu_{t}^2$ is the observed conditional variance of the reward at round $t$, $d$ is the feature dimension, and $\widetilde{O}(\cdot)$ hides logarithmic dependence. Building upon AdaOFUL, we propose VARA for linear MDPs, which achieves a tighter variance-aware regret bound of $\widetilde{O}(d\sqrt{HG^*K})$. Here, $H$ is the length of episodes, $K$ is the number of episodes, and $G^*$ is a smaller instance-dependent quantity that can be bounded by other instance-dependent quantities when additional structural conditions on the MDP are satisfied. Our regret bound is superior to the current state-of-the-art bounds in three ways: (1) it depends on a tighter instance-dependent quantity and has optimal dependence on $d$ and $H$, (2) we can obtain further instance-dependent bounds of $G^*$ under additional structural conditions on the MDP, and (3) our regret bound is valid even when rewards have only finite variances, achieving a level of generality unmatched by previous works. Overall, our modified adaptive Huber regression algorithm may serve as a useful building block in the design of algorithms for online problems with heavy-tailed rewards.


翻译:本文提出两种算法——AdaOFUL与VARA,用于处理仅具有有限方差的重尾奖励下的在线序贯决策问题。针对线性随机赌博机,我们通过修正自适应Huber回归并提出AdaOFUL来解决重尾奖励问题。AdaOFUL实现了当前最优的遗憾界 $\widetilde{O}\big(d\big(\sum_{t=1}^T \nu_{t}^2\big)^{1/2}+d\big)$,仿佛奖励具有一致有界性,其中 $\nu_{t}^2$ 为第 $t$ 轮观测到的奖励条件方差,$d$ 为特征维度,$\widetilde{O}(\cdot)$ 隐藏对数依赖。基于AdaOFUL,我们进一步提出针对线性MDP的VARA算法,实现了更紧凑的方差感知遗憾界 $\widetilde{O}(d\sqrt{HG^*K})$,其中 $H$ 为回合长度,$K$ 为回合数,$G^*$ 为更紧凑的实例相关量——当MDP满足额外结构条件时,该量可被其他实例相关量所界定。相比当前最优结果,我们的遗憾界在三个方面具有优势:(1) 依赖于更紧凑的实例相关量,且对 $d$ 和 $H$ 具有最优依赖;(2) 在MDP满足额外结构条件时,可进一步获得 $G^*$ 的实例相关界;(3) 即使奖励仅具有有限方差,我们的遗憾界仍然成立,达到了先前工作无法比拟的普适性。总体而言,我们修正的自适应Huber回归算法可作为处理重尾奖励在线问题的有效基础模块。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
52+阅读 · 2020年12月14日
【强化学习资源集合】Awesome Reinforcement Learning
专知会员服务
99+阅读 · 2019年12月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2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
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
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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
1+阅读 · 今天5:45
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:04
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
4+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
相关VIP内容
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
52+阅读 · 2020年12月14日
【强化学习资源集合】Awesome Reinforcement Learning
专知会员服务
99+阅读 · 2019年12月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10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
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
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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员