经验重放机制允许代理多次使用经验。在以前的作品中,过渡的抽样概率根据其重要性进行调整。重新分配采样概率在每次迭代后的重传缓冲器的每个过渡是非常低效的。因此,经验重播优先算法重新计算时,相应的过渡进行采样,以获得计算效率转变的意义。然而,过渡的重要性水平动态变化的政策和代理人的价值函数被更新。此外,经验回放存储转换由可显著从代理的最新货币政策偏离剂的以前的政策产生。从代理引线的最新货币政策更关闭策略更新,这是有害的代理高偏差。在本文中,我们开发了一种新的算法,通过KL散度批次优先化体验重播(KLPER),其优先批次转换的,而不是直接优先每个过渡。此外,为了减少更新的截止policyness,我们的算法选择一个批次中的某一批次的数量和力量的通过很有可能是代理的最新货币政策所产生的一批学习代理。我们结合与深确定性政策渐变和Twin算法延迟深确定性政策渐变,并评估它在不同的连续控制任务。 KLPER提供培训期间的抽样效率,最终表现和政策的稳定性方面有前途的深确定性的连续控制算法的改进。
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与政策策略梯度技术相比,使用先前收集的数据的无模型的无模型深钢筋学习(RL)方法可以提高采样效率。但是,当利益政策的分布与收集数据的政策之间的差异时,非政策学习变得具有挑战性。尽管提出了良好的重要性抽样和范围的政策梯度技术来补偿这种差异,但它们通常需要一系列长轨迹,以增加计算复杂性并引起其他问题,例如消失或爆炸梯度。此外,由于需要行动概率,它们对连续动作领域的概括严格受到限制,这不适合确定性政策。为了克服这些局限性,我们引入了一种替代的非上政策校正算法,用于连续作用空间,参与者 - 批判性非政策校正(AC-OFF-POC),以减轻先前收集的数据引入的潜在缺陷。通过由代理商对随机采样批次过渡的状态的最新动作决策计算出的新颖差异度量,该方法不需要任何策略的实际或估计的行动概率,并提供足够的一步重要性抽样。理论结果表明,引入的方法可以使用固定的独特点获得收缩映射,从而可以进行“安全”的非政策学习。我们的经验结果表明,AC-Off-POC始终通过有效地安排学习率和Q学习和政策优化的学习率,以比竞争方法更少的步骤改善最新的回报。
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基于价值的深度增强学习(RL)算法遭受主要由函数近似和时间差(TD)学习引起的估计偏差。此问题会引起故障状态 - 动作值估计,因此损害了学习算法的性能和鲁棒性。尽管提出了几种技术来解决,但学习算法仍然遭受这种偏差。在这里,我们介绍一种技术,该技术使用经验重放机制消除了截止策略连续控制算法中的估计偏差。我们在加权双延迟深度确定性政策梯度算法中自适应地学习加权超参数β。我们的方法名为Adaptive-WD3(AWD3)。我们展示了Openai健身房的连续控制环境,我们的算法匹配或优于最先进的脱离政策政策梯度学习算法。
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在高维连续任务中学习的学习是具有挑战性的,主要是当体验重播记忆非常有限时。我们引入了一种简单而有效的经验共享机制,用于在未来的非政策深度强化学习应用程序中进行连续动作域中的确定性政策,其中分配的经验重播缓冲液的分配记忆受到限制。为了克服通过从其他代理商的经验中学习引起的外推误差,我们通过一种新型的非政策校正技术促进了我们的算法,而没有任何动作概率估计。我们测试方法在挑战OpenAi Gym连续控制任务方面的有效性,并得出结论,它可以在多个代理商之间获得安全的体验,并在重播记忆受到严格限制时表现出强大的性能。
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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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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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Many practical applications of reinforcement learning constrain agents to learn from a fixed batch of data which has already been gathered, without offering further possibility for data collection. In this paper, we demonstrate that due to errors introduced by extrapolation, standard offpolicy deep reinforcement learning algorithms, such as DQN and DDPG, are incapable of learning without data correlated to the distribution under the current policy, making them ineffective for this fixed batch setting. We introduce a novel class of off-policy algorithms, batch-constrained reinforcement learning, which restricts the action space in order to force the agent towards behaving close to on-policy with respect to a subset of the given data. We present the first continuous control deep reinforcement learning algorithm which can learn effectively from arbitrary, fixed batch data, and empirically demonstrate the quality of its behavior in several tasks.
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大多数强化学习算法都利用了经验重播缓冲液,以反复对代理商过去观察到的样本进行训练。这样可以防止灾难性的遗忘,但是仅仅对每个样本都分配了同等的重要性是一种天真的策略。在本文中,我们提出了一种根据样本可以从样本中学到多少样本确定样本优先级的方法。我们将样本的学习能力定义为随着时间的推移,与该样品相关的训练损失的稳定减少。我们开发了一种算法,以优先考虑具有较高学习能力的样本,同时将优先级较低,为那些难以学习的样本,通常是由噪声或随机性引起的。我们从经验上表明,我们的方法比随机抽样更强大,而且比仅在训练损失方面优先排序更好,即时间差损失,这是在香草优先的经验重播中使用的。
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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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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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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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深Q学习网络(DQN)是一种成功的方式,将增强学习与深神经网络结合在一起,并导致广泛应用强化学习。当将DQN或其他强化学习算法应用于现实世界问题时,一个具有挑战性的问题是数据收集。因此,如何提高数据效率是强化学习研究中最重要的问题之一。在本文中,我们提出了一个框架,该框架使用深q网络中的最大均值损失(m $^2 $ dqn)。我们没有在训练步骤中抽样一批体验,而是从体验重播中采样了几批,并更新参数,以使这些批次的最大td-Error最小化。所提出的方法可以通过替换损耗函数来与DQN算法的大多数现有技术结合使用。我们在几个健身游戏中使用了最广泛的技术DQN(DDQN)之一来验证该框架的有效性。结果表明,我们的方法会导致学习速度和性能的实质性提高。
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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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如何在演示相对较大时更加普遍地进行模仿学习一直是强化学习(RL)的持续存在问题。糟糕的示威活动导致狭窄和偏见的日期分布,非马洛维亚人类专家演示使代理商难以学习,而过度依赖子最优轨迹可以使代理商努力提高其性能。为了解决这些问题,我们提出了一种名为TD3FG的新算法,可以平稳地过渡从专家到学习从经验中学习。我们的算法在Mujoco环境中实现了有限的有限和次优的演示。我们使用行为克隆来将网络作为参考动作发生器训练,并在丢失函数和勘探噪声方面使用它。这种创新可以帮助代理商从示威活动中提取先验知识,同时降低了糟糕的马尔科维亚特性的公正的不利影响。与BC +微调和DDPGFD方法相比,它具有更好的性能,特别是当示范相对有限时。我们调用我们的方法TD3FG意味着来自发电机的TD3。
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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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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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We adapt the ideas underlying the success of Deep Q-Learning to the continuous action domain. We present an actor-critic, model-free algorithm based on the deterministic policy gradient that can operate over continuous action spaces. Using the same learning algorithm, network architecture and hyper-parameters, our algorithm robustly solves more than 20 simulated physics tasks, including classic problems such as cartpole swing-up, dexterous manipulation, legged locomotion and car driving. Our algorithm is able to find policies whose performance is competitive with those found by a planning algorithm with full access to the dynamics of the domain and its derivatives. We further demonstrate that for many of the tasks the algorithm can learn policies "end-to-end": directly from raw pixel inputs.
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学习评估和改善政策是加强学习(RL)的核心问题。传统的RL算法学习为单个策略定义的值函数。最近探索的竞争选择是学习许多策略的单个价值功能。在这里,我们结合了基于参数的价值函数的参与者批判性架构和策略评估网络的策略嵌入,以学习评估(并从而有助于改善)的单个价值函数,以改善深度神经网络(NN)代表的任何策略。该方法产生竞争性的实验结果。在无限多个状态的连续控制问题中,我们的价值函数通过同时学习一小部分“探测状态”和从探测状态在策略返回中产生的动作的映射来最大程度地减少其预测错误。该方法以极少数状态的形式提取有关环境的重要抽象知识,足以完全指定许多政策的行为。策略仅通过改变探测状态的动作,遵循值函数的预测的梯度来改善。令人惊讶的是,只有通过分别知道如何在3和5的5个这样的国家中采取行动,才有可能克隆在游泳者V3和Hopper-V3环境中近乎最佳政策的行为。值得注意的是,我们经过评估NN策略的培训的价值功能也与政策体系结构的变化也不变:我们表明,它允许零拍学习线性策略的竞争力与培训中最佳政策竞争。我们的代码是公开的。
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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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最近已结合了进化算法(EAS)和深度加强学习(DRL)以集成两个解决方案的优势以获得更好的政策学习。然而,在现有的混合方法中,EA用于直接培训策略网络,这将导致对政策绩效的样本效率和不可预测的影响。为了更好地整合这两种方法并避免引入EA引起的缺点,我们致力于设计更有效和合理的结合EA和DRL的方法。在本文中,我们提出了进化行动选择 - 双胞胎延迟深度确定性政策梯度(EAS-TD3),是EA和DRL的新组合。在EAS中,我们专注于优化策略网络选择的动作,并尝试通过进化算法来指导策略学习的高质量行动。我们对挑战的连续控制任务进行了几个实验。结果表明,EAS-TD3在其他最先进的方法中显示出优异的性能。
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