最近,使用批评者分配表示截断的分量批评者(TQC),显示在Mujoco连续控制基准套件的所有环境中提供最先进的渐近培训表现。此外,使用高更新到数据比和目标随机化的随机集合双Q学习(REDQ)达到了具有基于最先进的模型的方法竞争的高样本效率。在本文中,我们提出了一种新的无模型算法,具有集合(AQE)的激进Q学习,这提高了REDQ的样品效率性能和TQC的渐近性能,从而提供了整体最先进的性能在培训的所有阶段。此外,AQE非常简单,要求批评者的分布表示也不是目标随机化。
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准确的价值估计对于禁止禁止增强学习是重要的。基于时间差学学习的算法通常容易容易出现过度或低估的偏差。在本文中,我们提出了一种称为自适应校准批评者(ACC)的一般方法,该方法使用最近的高方差,但不偏见的on-Police Rollouts来缓解低方差时间差目标的偏差。我们将ACC应用于截断的分位数批评,这是一种连续控制的算法,允许使用每个环境调谐的超参数调节偏差。生成的算法在训练渲染渲染超参数期间自适应调整参数不必要,并在Openai健身房连续控制基准测试中设置一个新的算法中,这些算法在所有环境中没有调整HyperParameters的所有算法中。此外,我们证明ACC通过进一步将其进一步应用于TD3并在此设置中显示出改进的性能而相当一般。
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无模型的深度增强学习(RL)已成功应用于挑战连续控制域。然而,较差的样品效率可防止这些方法广泛用于现实世界领域。我们通过提出一种新的无模型算法,现实演员 - 评论家(RAC)来解决这个问题,旨在通过学习关于Q函数的各种信任的政策家庭来解决价值低估和高估之间的权衡。我们构建不确定性惩罚Q-Learning(UPQ),该Q-Learning(UPQ)使用多个批评者的合并来控制Q函数的估计偏差,使Q函数平稳地从低于更高的置信范围偏移。随着这些批评者的指导,RAC采用通用价值函数近似器(UVFA),同时使用相同的神经网络学习许多乐观和悲观的政策。乐观的政策会产生有效的探索行为,而悲观政策会降低价值高估的风险,以确保稳定的策略更新和Q函数。该方法可以包含任何违规的演员 - 评论家RL算法。我们的方法实现了10倍的样本效率和25 \%的性能改进与SAC在最具挑战性的人形环境中,获得了11107美元的集中奖励1107美元,价格为10 ^ 6美元。所有源代码都可以在https://github.com/ihuhuhu/rac获得。
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在无模型的深度加强学习(RL)算法中,利用嘈杂的值估计监督政策评估和优化对样品效率有害。由于这种噪声是异源的,因此可以在优化过程中使用基于不确定性的权重来缓解其效果。以前的方法依赖于采样的合奏,这不会捕获不确定性的所有方面。我们对在RL的嘈杂监管中提供了对不确定性的不确定性来源的系统分析,并引入了诸如将概率集合和批处理逆差加权组合的贝叶斯框架的逆差异RL。我们提出了一种方法,其中两个互补的不确定性估计方法占Q值和环境随机性,以更好地减轻嘈杂监督的负面影响。我们的结果表明,对离散和连续控制任务的采样效率方面显着改进。
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在时间差异增强学习算法中,价值估计的差异会导致最大目标值的不稳定性和高估。已经提出了许多算法来减少高估,包括最近的几种集合方法,但是,没有通过解决估计方差作为高估的根本原因来表现出样品效率学习的成功。在本文中,我们提出了一种简单的集合方法,将目标值估计为集合均值。尽管它很简单,但卑鄙的(还是在Atari学习环境基准测试的实验中显示出明显的样本效率)。重要的是,我们发现大小5的合奏充分降低了估计方差以消除滞后目标网络,从而消除了它作为偏见的来源并进一步获得样本效率。我们以直观和经验的方式为曲线的设计选择证明了合理性,包括独立经验抽样的必要性。在一组26个基准ATARI环境中,曲线均优于所有经过测试的基线,包括最佳的基线,日出,在16/26环境中的100K交互步骤,平均为68​​%。在21/26的环境中,曲线还优于500k步骤的Rainbow DQN,平均为49%,并使用200K($ \ pm $ 100k)的交互步骤实现平均人级绩效。我们的实施可从https://github.com/indylab/meanq获得。
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基于模型的增强学习算法,其目的是学习环境模型,以制定决策,比其无模型的对应物更高。基于模型的方法的样本效率依赖于该模型是否能够良好地近似环境。然而,学习准确的模型是具有挑战性的,特别是在复杂和嘈杂的环境中。为了解决这个问题,我们提出了基于保守的模型的演员 - 评论家(CMBAC),这是一种新的方法,可以实现高样本效率,而无需强烈依赖准确学习模型。具体地,CMBAC从一组不准确模型中了解Q值函数的多个估计,并使用底部K估计的平均值 - 保守估计 - 以优化策略。 CMBAC的吸引人特征是,保守估计有效地鼓励代理人避免不可靠的“有希望的行动” - 其价值在仅小部分模型中。实验表明,CMBAC在几个具有挑战性任务的样本效率方面显着优于最先进的方法,并且该方法比嘈杂环境中的先前方法更强大。
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Model-free deep reinforcement learning (RL) algorithms have been demonstrated on a range of challenging decision making and control tasks. However, these methods typically suffer from two major challenges: very high sample complexity and brittle convergence properties, which necessitate meticulous hyperparameter tuning. Both of these challenges severely limit the applicability of such methods to complex, real-world domains. In this paper, we propose soft actor-critic, an offpolicy actor-critic deep RL algorithm based on the maximum entropy reinforcement learning framework. In this framework, the actor aims to maximize expected reward while also maximizing entropy. That is, to succeed at the task while acting as randomly as possible. Prior deep RL methods based on this framework have been formulated as Q-learning methods. By combining off-policy updates with a stable stochastic actor-critic formulation, our method achieves state-of-the-art performance on a range of continuous control benchmark tasks, outperforming prior on-policy and off-policy methods. Furthermore, we demonstrate that, in contrast to other off-policy algorithms, our approach is very stable, achieving very similar performance across different random seeds.
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深度加强学习(RL)的增长为该领域带来了多种令人兴奋的工具和方法。这种快速扩展使得了解RL工具箱的各个元素之间的相互作用。通过在连续控制环境中进行研究,我们从实证角度接近这项任务。我们提出了对基本性质的多个见解,包括:从相同数据培训的多个演员的平均值提升了性能;现有方法在培训运行,培训时期,培训时期和评估运行不稳定;有效培训不需要常用的添加剂动作噪声;基于后抽样的策略探讨比近似的UCB与加权Bellman备份相结合的探讨;单独加权的Bellman备份不能取代剪辑的双Q学习;批评者的初始化在基于集合的演员批评探索中起着重要作用。作为一个结论,我们展示了现有的工具如何以新颖的方式汇集,产生集合深度确定性政策梯度(ED2)方法,从Openai Gyem Mujoco的连续控制任务产生最先进的结果。从实际方面,ED2在概念上简单,易于编码,并且不需要在现有RL工具箱之外的知识。
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在训练加强学习(RL)代理的过程中,随着代理商的行为随着时间的变化而变化,培训数据的分布是非平稳的。因此,有风险,代理被过度专门针对特定的分布,其性能在更大的情况下受到了影响。合奏RL可以通过学习强大的策略来减轻此问题。但是,由于新引入的价值和策略功能,它遭受了大量的计算资源消耗。在本文中,为了避免臭名昭著的资源消费问题,我们设计了一个新颖而简单的合奏深度RL框架,将多个模型集成到单个模型中。具体而言,我们提出了\下划线{m} inimalist \ usewissline {e} nsemble \ useverlline {p} olicy \ usewissline {g} radient框架(mepg),通过利用修改后的辍学者,引入了简约的bellman更新。 MEPG通过保持Bellman方程式两侧的辍学一致性来持有合奏属性。此外,辍学操作员还增加了MEPG的概括能力。此外,我们从理论上表明,MEPG中的政策评估阶段维持了两个同步的深高斯流程。为了验证MEPG框架的概括能力,我们在健身房模拟器上执行实验,该实验表明,MEPG框架的表现优于或达到与当前最新的无效合奏方法和不增加模型的方法相似的性能水平其他计算资源成本。
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In value-based reinforcement learning methods such as deep Q-learning, function approximation errors are known to lead to overestimated value estimates and suboptimal policies. We show that this problem persists in an actor-critic setting and propose novel mechanisms to minimize its effects on both the actor and the critic. Our algorithm builds on Double Q-learning, by taking the minimum value between a pair of critics to limit overestimation. We draw the connection between target networks and overestimation bias, and suggest delaying policy updates to reduce per-update error and further improve performance. We evaluate our method on the suite of OpenAI gym tasks, outperforming the state of the art in every environment tested.
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Off-policy reinforcement learning (RL) using a fixed offline dataset of logged interactions is an important consideration in real world applications. This paper studies offline RL using the DQN Replay Dataset comprising the entire replay experience of a DQN agent on 60 Atari 2600 games. We demonstrate that recent off-policy deep RL algorithms, even when trained solely on this fixed dataset, outperform the fully-trained DQN agent. To enhance generalization in the offline setting, we present Random Ensemble Mixture (REM), a robust Q-learning algorithm that enforces optimal Bellman consistency on random convex combinations of multiple Q-value estimates. Offline REM trained on the DQN Replay Dataset surpasses strong RL baselines. Ablation studies highlight the role of offline dataset size and diversity as well as the algorithm choice in our positive results. Overall, the results here present an optimistic view that robust RL algorithms used on sufficiently large and diverse offline datasets can lead to high quality policies. To provide a testbed for offline RL and reproduce our results, the DQN Replay Dataset is released at offline-rl.github.io.
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In recent years distributional reinforcement learning has produced many state of the art results. Increasingly sample efficient Distributional algorithms for the discrete action domain have been developed over time that vary primarily in the way they parameterize their approximations of value distributions, and how they quantify the differences between those distributions. In this work we transfer three of the most well-known and successful of those algorithms (QR-DQN, IQN and FQF) to the continuous action domain by extending two powerful actor-critic algorithms (TD3 and SAC) with distributional critics. We investigate whether the relative performance of the methods for the discrete action space translates to the continuous case. To that end we compare them empirically on the pybullet implementations of a set of continuous control tasks. Our results indicate qualitative invariance regarding the number and placement of distributional atoms in the deterministic, continuous action setting.
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一种被称为优先体验重播(PER)的广泛研究的深钢筋学习(RL)技术使代理可以从与其时间差异(TD)误差成正比的过渡中学习。尽管已经表明,PER是离散作用域中深度RL方法总体性能的最关键组成部分之一,但许多经验研究表明,在连续控制中,它的表现非常低于参与者 - 批评算法。从理论上讲,我们表明,无法有效地通过具有较大TD错误的过渡对演员网络进行训练。结果,在Q网络下计算的近似策略梯度与在最佳Q功能下计算的实际梯度不同。在此激励的基础上,我们引入了一种新颖的经验重播抽样框架,用于演员批评方法,该框架还认为稳定性和最新发现的问题是Per的经验表现不佳。引入的算法提出了对演员和评论家网络的有效和高效培训的改进的新分支。一系列广泛的实验验证了我们的理论主张,并证明了引入的方法显着优于竞争方法,并获得了与标准的非政策参与者 - 批评算法相比,获得最先进的结果。
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软演员 - 评论家(SAC)被认为是连续动作空间设置中的最先进的算法。它使用最大熵框架进行效率和稳定性,并应用启发式温度拉格朗日术语来调整温度$ \ Alpha $,这决定了策略应该如何“软”。经验证据表明SAC在离散域中表现不佳是反直观的。在本文中,我们研究了这种现象的可能解释,并提出了靶熵调度囊(TES-囊),用于施加在囊上的靶熵参数的退火方法。目标熵是温度拉格朗日术语中的常数,表示离散囊中的目标政策熵。我们将我们的方法与不同常数目标熵囊的Atari 2600游戏进行比较,并分析我们的调度如何影响囊。
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依赖于太多的实验来学习良好的行动,目前的强化学习(RL)算法在现实世界的环境中具有有限的适用性,这可能太昂贵,无法探索探索。我们提出了一种批量RL算法,其中仅使用固定的脱机数据集来学习有效策略,而不是与环境的在线交互。批量RL中的有限数据产生了在培训数据中不充分表示的状态/行动的价值估计中的固有不确定性。当我们的候选政策从生成数据的候选政策发散时,这导致特别严重的外推。我们建议通过两个直接的惩罚来减轻这个问题:减少这种分歧的政策限制和减少过于乐观估计的价值约束。在全面的32个连续动作批量RL基准测试中,我们的方法对最先进的方法进行了比较,无论如何收集离线数据如何。
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当相互作用数据稀缺时,深厚的增强学习(RL)算法遭受了严重的性能下降,这限制了其现实世界的应用。最近,视觉表示学习已被证明是有效的,并且有望提高RL样品效率。这些方法通常依靠对比度学习和数据扩展来训练状态预测的过渡模型,这与在RL中使用模型的方式不同 - 基于价值的计划。因此,学到的模型可能无法与环境保持良好状态并产生一致的价值预测,尤其是当国家过渡不是确定性的情况下。为了解决这个问题,我们提出了一种称为价值一致表示学习(VCR)的新颖方法,以学习与决策直接相关的表示形式。更具体地说,VCR训练一个模型,以预测基于当前的状态(也称为“想象的状态”)和一系列动作。 VCR没有将这个想象中的状态与环境返回的真实状态保持一致,而是在两个状态上应用$ q $ - 价值头,并获得了两个行动值分布。然后将距离计算并最小化以迫使想象的状态产生与真实状态相似的动作值预测。我们为离散和连续的动作空间开发了上述想法的两个实现。我们对Atari 100K和DeepMind Control Suite基准测试进行实验,以验证其提高样品效率的有效性。已经证明,我们的方法实现了无搜索RL算法的新最新性能。
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资产分配(或投资组合管理)是确定如何最佳将有限预算的资金分配给一系列金融工具/资产(例如股票)的任务。这项研究调查了使用无模型的深RL代理应用于投资组合管理的增强学习(RL)的性能。我们培训了几个RL代理商的现实股票价格,以学习如何执行资产分配。我们比较了这些RL剂与某些基线剂的性能。我们还比较了RL代理,以了解哪些类别的代理表现更好。从我们的分析中,RL代理可以执行投资组合管理的任务,因为它们的表现明显优于基线代理(随机分配和均匀分配)。四个RL代理(A2C,SAC,PPO和TRPO)总体上优于最佳基线MPT。这显示了RL代理商发现更有利可图的交易策略的能力。此外,基于价值和基于策略的RL代理之间没有显着的性能差异。演员批评者的表现比其他类型的药物更好。同样,在政策代理商方面的表现要好,因为它们在政策评估方面更好,样品效率在投资组合管理中并不是一个重大问题。这项研究表明,RL代理可以大大改善资产分配,因为它们的表现优于强基础。基于我们的分析,在政策上,参与者批评的RL药物显示出最大的希望。
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We propose a simple data augmentation technique that can be applied to standard model-free reinforcement learning algorithms, enabling robust learning directly from pixels without the need for auxiliary losses or pre-training. The approach leverages input perturbations commonly used in computer vision tasks to transform input examples, as well as regularizing the value function and policy. Existing model-free approaches, such as Soft Actor-Critic (SAC) [22], are not able to train deep networks effectively from image pixels. However, the addition of our augmentation method dramatically improves SAC's performance, enabling it to reach state-of-the-art performance on the DeepMind control suite, surpassing model-based [23,38,24] methods and recently proposed contrastive learning [50]. Our approach, which we dub DrQ: Data-regularized Q, can be combined with any model-free reinforcement learning algorithm. We further demonstrate this by applying it to DQN [43] and significantly improve its data-efficiency on the Atari 100k [31] benchmark. An implementation can be found at https://sites. google.com/view/data-regularized-q.
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设计有效的基于模型的增强学习算法很困难,因为必须对模型生成数据的偏置权衡数据生成的易用性。在本文中,我们研究了模型使用在理论上和经验上的政策优化中的作用。我们首先制定和分析一种基于模型的加强学习算法,并在每个步骤中保证单调改善。在实践中,该分析过于悲观,并表明实际的脱助策略数据总是优选模拟策略数据,但我们表明可以将模型概括的经验估计纳入这样的分析以证明模型使用证明模型使用。通过这种分析的动机,我们证明,使用从真实数据分支的短模型生成的卷展栏的简单过程具有更复杂的基于模型的算法而没有通常的缺陷的效益。特别是,这种方法超越了基于模型的方法的样本效率,匹配了最佳无模型算法的渐近性能,并缩放到导致其他基于模型的方法完全失败的视野。
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我们研究了从连续动作空间到离散动作空间的软参与者批评(SAC)的适应性。我们重新访问香草囊,并在应用于离散设置时对其Q值低估和性能不稳定性问题提供深入的了解。因此,我们建议使用Q-CLIP的熵 - 平均Q学习和双平均Q学习来解决这些问题。对具有离散动作空间(包括Atari游戏和大型MOBA游戏)的典型基准测试的广泛实验显示了我们提出的方法的功效。我们的代码在:https://github.com/coldsummerday/revisiting-discrete-sac。
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