培训游戏强化学习代理需要与环境进行多次互动。无知的随机探索可能会导致浪费时间和资源。减轻这种浪费至关重要。正如本文所述,在非政策演员评论家算法的设置下,我们证明,评论家可以带来更多的预期折扣奖励,而不是至少与演员相等。因此,评论家预测的Q值是一个更好的信号,可以重新分发最初从演员预测的政策分布中采样的动作。本文介绍了新的评论家指导行动重新分布(CGAR)算法,并在Openai Mujoco任务上进行了测试。实验结果表明,我们的方法提高了样本效率并实现最先进的性能。我们的代码可以在https://github.com/tairanhuang/cgar上找到。
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软演员 - 评论家(SAC)是最先进的偏离策略强化学习(RL)算法之一,其在基于最大熵的RL框架内。 SAC被证明在具有良好稳定性和稳健性的持续控制任务的列表中表现得非常好。 SAC了解一个随机高斯政策,可以最大限度地提高预期奖励和政策熵之间的权衡。要更新策略,SAC可最大限度地减少当前策略密度与软值函数密度之间的kl分歧。然后用于获得这种分歧的近似梯度的回报。在本文中,我们提出了跨熵策略优化(SAC-CEPO)的软演员 - 评论家,它使用跨熵方法(CEM)来优化SAC的政策网络。初始思想是使用CEM来迭代地对软价函数密度的最接近的分布进行采样,并使用结果分布作为更新策略网络的目标。为了降低计算复杂性,我们还介绍了一个解耦的策略结构,该策略结构将高斯策略解耦为一个策略,了解了学习均值的均值和另一个策略,以便只有CEM训练平均政策。我们表明,这种解耦的政策结构确实会聚到最佳,我们还通过实验证明SAC-CEPO实现对原始囊的竞争性能。
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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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采用合理的策略是具有挑战性的,但对于智能代理商的智能代理人至关重要,其资源有限,在危险,非结构化和动态环境中工作,以改善系统实用性,降低整体成本并增加任务成功概率。深度强化学习(DRL)帮助组织代理的行为和基于其状态的行为,并代表复杂的策略(行动的组成)。本文提出了一种基于贝叶斯链条的新型分层策略分解方法,将复杂的政策分为几个简单的子手段,并将其作为贝叶斯战略网络(BSN)组织。我们将这种方法整合到最先进的DRL方法中,软演奏者 - 批评者(SAC),并通过组织几个子主管作为联合政策来构建相应的贝叶斯软演奏者(BSAC)模型。我们将建议的BSAC方法与标准连续控制基准(Hopper-V2,Walker2D-V2和Humanoid-V2)在SAC和其他最先进的方法(例如TD3,DDPG和PPO)中进行比较 - Mujoco与Openai健身房环境。结果表明,BSAC方法的有希望的潜力可显着提高训练效率。可以从https://github.com/herolab-uga/bsac访问BSAC的开源代码。
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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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有效的强化学习需要适当的平衡探索和剥削,由动作分布的分散定义。但是,这种平衡取决于任务,学习过程的当前阶段以及当前的环境状态。指定动作分布分散的现有方法需要依赖问题的超参数。在本文中,我们建议使用以下原则自动指定动作分布分布:该分布应具有足够的分散,以评估未来的政策。为此,应调整色散以确保重播缓冲区中的动作和产生它们的分布模式的足够高的概率(密度),但是这种分散不应更高。这样,可以根据缓冲区中的动作有效评估策略,但是当此策略收敛时,动作的探索性随机性会降低。上述原则在挑战性的基准蚂蚁,Halfcheetah,Hopper和Walker2D上进行了验证,并取得了良好的效果。我们的方法使动作标准偏差收敛到与试验和错误优化产生的相似的值。
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深层确定性的非政策算法的类别有效地用于解决具有挑战性的连续控制问题。但是,当前的方法使用随机噪声作为一种常见的探索方法,该方法具有多个弱点,例如需要对给定任务进行手动调整以及在训练过程中没有探索性校准。我们通过提出一种新颖的指导探索方法来应对这些挑战,该方法使用差异方向控制器来结合可扩展的探索性动作校正。提供探索性方向的蒙特卡洛评论家合奏作为控制器。提出的方法通过动态改变勘探来改善传统探索方案。然后,我们提出了一种新颖的算法,利用拟议的定向控制器进行政策和评论家修改。所提出的算法在DMControl Suite的各种问题上都优于现代增强算法的现代增强算法。
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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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钢筋学习的最新进展证明了其在超级人类水平上解决硬质孕代环境互动任务的能力。然而,由于大多数RL最先进的算法的样本低效率,即,需要大量培训集,因此在实际和现实世界任务中的应用目前有限。例如,在Dota 2中击败人类参与者的Openai五种算法已经训练了数千年的游戏时间。存在解决样本低效问题的几种方法,可以通过更好地探索环境来提供更有效的使用或旨在获得更相关和多样化的经验。然而,为了我们的知识,没有用于基于模型的算法的这种方法,其在求解具有高维状态空间的硬控制任务方面的高采样效率。这项工作连接了探索技术和基于模型的加强学习。我们设计了一种新颖的探索方法,考虑了基于模型的方法的特征。我们还通过实验证明我们的方法显着提高了基于模型的算法梦想家的性能。
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在本文中,我们提出了一种用于增强学习(RL)的最大熵框架,以克服在无模型基于样本的学习中实现最大熵RL的软演员 - 评论权(SAC)算法的限制。尽管在未来的最大熵RL指南学习政策中,未来的高熵达到国家,所提出的MAX-MIN熵框架旨在学会访问低熵的国家,并最大限度地提高这些低熵状态的熵,以促进更好的探索。对于一般马尔可夫决策过程(MDP),基于勘探和剥削的解剖学,在提议的MAX-MIN熵框架下构建了一种有效的算法。数值结果表明,该算法对目前最先进的RL算法产生了剧烈性能改进。
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提高强化学习样本效率的一种有希望的方法是基于模型的方法,其中在学习模型中可以进行许多探索和评估以节省现实世界样本。但是,当学习模型具有不可忽略的模型误差时,很难准确评估模型中的顺序步骤,从而限制了模型的利用率。本文建议通过引入多步计划来替换基于模型的RL的多步骤操作来减轻此问题。我们采用多步计划价值估计,该估计在执行给定状态的一系列操作计划后评估预期的折扣收益,并通过直接通过计划价值估计来直接计算多步策略梯度来更新策略。新的基于模型的强化学习算法MPPVE(基于模型的计划策略学习具有多步计划价值估计)显示了对学习模型的利用率更好,并且比基于ART模型的RL更好地实现了样本效率方法。
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本文解决了当参与需求响应(DR)时优化电动汽车(EV)的充电/排放时间表的问题。由于电动汽车的剩余能量,到达和出发时间以及未来的电价中存在不确定性,因此很难做出充电决定以最大程度地减少充电成本,同时保证电动汽车的电池最先进(SOC)在内某些范围。为了解决这一难题,本文将EV充电调度问题制定为Markov决策过程(CMDP)。通过协同结合增强的Lagrangian方法和软演员评论家算法,本文提出了一种新型安全的非政策钢筋学习方法(RL)方法来解决CMDP。通过Lagrangian值函数以策略梯度方式更新Actor网络。采用双重危机网络来同步估计动作值函数,以避免高估偏差。所提出的算法不需要强烈的凸度保证,可以保证被检查的问题,并且是有效的样本。现实世界中电价的全面数值实验表明,我们提出的算法可以实现高解决方案最佳性和约束依从性。
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将深度强化学习(DRL)扩展到多代理领域的研究已经解决了许多复杂的问题,并取得了重大成就。但是,几乎所有这些研究都只关注离散或连续的动作空间,而且很少有作品曾经使用过多代理的深度强化学习来实现现实世界中的环境问题,这些问题主要具有混合动作空间。因此,在本文中,我们提出了两种算法:深层混合软性角色批评(MAHSAC)和多代理混合杂种深层确定性政策梯度(MAHDDPG)来填补这一空白。这两种算法遵循集中式培训和分散执行(CTDE)范式,并可以解决混合动作空间问题。我们的经验在多代理粒子环境上运行,这是一个简单的多代理粒子世界,以及一些基本的模拟物理。实验结果表明,这些算法具有良好的性能。
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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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股票交易策略在投资公司中起着至关重要的作用。但是,在复杂而动态的股票市场中获得最佳策略是一项挑战。我们探索了深入学习的潜力,以优化股票交易策略,从而最大程度地提高投资回报。选择30个股票作为我们的贸易股票,其日用价格被用作培训和交易市场环境。我们培训一个深入的增强学习代理,并获得自适应交易策略。评估了代理商的绩效,并将其与道琼斯工业平均水平和传统的最小变化投资组合分配策略进行了比较。拟议的深钢筋学习方法显示出在夏普比和累积回报方面都优于两个基准。
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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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In order to avoid conventional controlling methods which created obstacles due to the complexity of systems and intense demand on data density, developing modern and more efficient control methods are required. In this way, reinforcement learning off-policy and model-free algorithms help to avoid working with complex models. In terms of speed and accuracy, they become prominent methods because the algorithms use their past experience to learn the optimal policies. In this study, three reinforcement learning algorithms; DDPG, TD3 and SAC have been used to train Fetch robotic manipulator for four different tasks in MuJoCo simulation environment. All of these algorithms are off-policy and able to achieve their desired target by optimizing both policy and value functions. In the current study, the efficiency and the speed of these three algorithms are analyzed in a controlled environment.
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In this paper we consider deterministic policy gradient algorithms for reinforcement learning with continuous actions. The deterministic policy gradient has a particularly appealing form: it is the expected gradient of the action-value function. This simple form means that the deterministic policy gradient can be estimated much more efficiently than the usual stochastic policy gradient. To ensure adequate exploration, we introduce an off-policy actor-critic algorithm that learns a deterministic target policy from an exploratory behaviour policy. We demonstrate that deterministic policy gradient algorithms can significantly outperform their stochastic counterparts in high-dimensional action spaces.
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