持续学习领域（CL）寻求开发通过与非静止环境的交互累积随时间累积知识和技能的算法。在实践中，存在一种夸张的评估程序和算法解决方案（方法），每个潜在的潜在不相交的假设集。这种品种使得在CL困难中进行了衡量进展。我们提出了一种设置的分类，其中每个设置被描述为一组假设。从这个视图中出现了一棵树形的层次结构，更多的一般环境成为具有更严格假设的人的父母。这使得可以使用继承来共享和重用研究，因为开发给定设置的方法也使其直接适用于其任何孩子。我们将此想法实例化为名为SequoIa的公开软件框架，其特征来自持续监督学习（CSL）和持续加强学习（CRL）域的各种环境。除了来自外部图书馆的更专业的方法之外，SemoIa还包括一种易于延伸和定制的不断增长的方法。我们希望这一新的范式及其第一个实施可以帮助统一和加速CL的研究。您可以通过访问github.com/lebrice/squia来帮助我们长大树。

Progress in continual reinforcement learning has been limited due to several barriers to entry: missing code, high compute requirements, and a lack of suitable benchmarks. In this work, we present CORA, a platform for Continual Reinforcement Learning Agents that provides benchmarks, baselines, and metrics in a single code package. The benchmarks we provide are designed to evaluate different aspects of the continual RL challenge, such as catastrophic forgetting, plasticity, ability to generalize, and sample-efficient learning. Three of the benchmarks utilize video game environments (Atari, Procgen, NetHack). The fourth benchmark, CHORES, consists of four different task sequences in a visually realistic home simulator, drawn from a diverse set of task and scene parameters. To compare continual RL methods on these benchmarks, we prepare three metrics in CORA: Continual Evaluation, Isolated Forgetting, and Zero-Shot Forward Transfer. Finally, CORA includes a set of performant, open-source baselines of existing algorithms for researchers to use and expand on. We release CORA and hope that the continual RL community can benefit from our contributions, to accelerate the development of new continual RL algorithms.

我们研究了任务不合时宜的持续强化学习方法（tACRL）。 TACRL是一种结合了部分观察RL（任务不可知论的结果）和持续学习的困难（CL）的困难，即在任务的非平稳序列上学习。我们将tACRL方法与以前文献规定的软上限进行比较：多任务学习（MTL）方法，这些方法不必处理非平稳数据分布以及任务感知方法，这些方法可以在完整的情况下进行操作可观察性。我们考虑了先前未开发的基线，用于基于重播的复发性RL（3RL），其中我们增强了具有复发机制的RL算法，以减轻部分可观察性和经验经验的重播机制，以使CL中的灾难性遗忘。通过研究一系列RL任务的经验性能，我们发现3RL匹配并克服MTL和任务感知的软上限的情况令人惊讶。我们提出假设，可以解释不断的和任务不足学习研究的这个拐点。通过对流行的多任务和持续学习基准元世界的大规模研究，我们的假设在连续控制任务中进行了经验检验。通过分析包括梯度冲突在内的不同培训统计数据，我们发现证据表明3RL的表现超出其能够快速推断新任务与以前的任务的关系，从而实现前进的转移。

Lifelong learning aims to create AI systems that continuously and incrementally learn during a lifetime, similar to biological learning. Attempts so far have met problems, including catastrophic forgetting, interference among tasks, and the inability to exploit previous knowledge. While considerable research has focused on learning multiple input distributions, typically in classification, lifelong reinforcement learning (LRL) must also deal with variations in the state and transition distributions, and in the reward functions. Modulating masks, recently developed for classification, are particularly suitable to deal with such a large spectrum of task variations. In this paper, we adapted modulating masks to work with deep LRL, specifically PPO and IMPALA agents. The comparison with LRL baselines in both discrete and continuous RL tasks shows competitive performance. We further investigated the use of a linear combination of previously learned masks to exploit previous knowledge when learning new tasks: not only is learning faster, the algorithm solves tasks that we could not otherwise solve from scratch due to extremely sparse rewards. The results suggest that RL with modulating masks is a promising approach to lifelong learning, to the composition of knowledge to learn increasingly complex tasks, and to knowledge reuse for efficient and faster learning.

深度加强学习概括（RL）的研究旨在产生RL算法，其政策概括为在部署时间进行新的未经调整情况，避免对其培训环境的过度接受。如果我们要在现实世界的情景中部署强化学习算法，那么解决这一点至关重要，那么环境将多样化，动态和不可预测。该调查是这个新生领域的概述。我们为讨论不同的概括问题提供统一的形式主义和术语，在以前的作品上建立不同的概括问题。我们继续对现有的基准进行分类，以及用于解决泛化问题的当前方法。最后，我们提供了对现场当前状态的关键讨论，包括未来工作的建议。在其他结论之外，我们认为，采取纯粹的程序内容生成方法，基准设计不利于泛化的进展，我们建议快速在线适应和将RL特定问题解决作为未来泛化方法的一些领域，我们推荐在UniTexplorated问题设置中构建基准测试，例如离线RL泛化和奖励函数变化。

深度强化学习（RL）导致了许多最近和开创性的进步。但是，这些进步通常以培训的基础体系结构的规模增加以及用于训练它们的RL算法的复杂性提高，而均以增加规模的成本。这些增长反过来又使研究人员更难迅速原型新想法或复制已发表的RL算法。为了解决这些问题，这项工作描述了ACME，这是一个用于构建新型RL算法的框架，这些框架是专门设计的，用于启用使用简单的模块化组件构建的代理，这些组件可以在各种执行范围内使用。尽管ACME的主要目标是为算法开发提供一个框架，但第二个目标是提供重要或最先进算法的简单参考实现。这些实现既是对我们的设计决策的验证，也是对RL研究中可重复性的重要贡献。在这项工作中，我们描述了ACME内部做出的主要设计决策，并提供了有关如何使用其组件来实施各种算法的进一步详细信息。我们的实验为许多常见和最先进的算法提供了基准，并显示了如何为更大且更复杂的环境扩展这些算法。这突出了ACME的主要优点之一，即它可用于实现大型，分布式的RL算法，这些算法可以以较大的尺度运行，同时仍保持该实现的固有可读性。这项工作提出了第二篇文章的版本，恰好与模块化的增加相吻合，对离线，模仿和从演示算法学习以及作为ACME的一部分实现的各种新代理。

持续学习（CL，有时也称为增量学习）是机器学习的一种味道，在该口味中，通常会放松或省略固定数据分布的通常假设。当天然应用时，例如CL问题中的DNNS时，数据分布的变化会导致所谓的灾难性遗忘（CF）效应：突然丧失了先前的知识。尽管近年来已经为启用CL做出了许多重大贡献，但大多数作品都解决了受监督的（分类）问题。本文回顾了在其他环境中研究CL的文献，例如通过减少监督，完全无监督的学习和强化学习的学习。除了提出一个简单的模式用于分类CL方法W.R.T.他们的自主权和监督水平，我们讨论了与每种设置相关的具体挑战以及对CL领域的潜在贡献。

我们开发了一种新的持续元学习方法，以解决连续多任务学习中的挑战。在此设置中，代理商的目标是快速通过任何任务序列实现高奖励。先前的Meta-Creenifiltive学习算法已经表现出有希望加速收购新任务的结果。但是，他们需要在培训期间访问所有任务。除了简单地将过去的经验转移到新任务，我们的目标是设计学习学习的持续加强学习算法，使用他们以前任务的经验更快地学习新任务。我们介绍了一种新的方法，连续的元策略搜索（Comps），通过以增量方式，在序列中的每个任务上，通过序列的每个任务来消除此限制，而无需重新访问先前的任务。 Comps持续重复两个子程序：使用RL学习新任务，并使用RL的经验完全离线Meta学习，为后续任务学习做好准备。我们发现，在若干挑战性连续控制任务的旧序列上，Comps优于持续的持续学习和非政策元增强方法。

我们介绍了一项关于在增强学习（RL）方案中使用持续学习（CL）方法的实证研究，据我们所知，该方法以前尚未描述。 CL是一个非常活跃的研究主题，与非平稳数据分布下的机器学习有关。尽管这自然适用于RL，但使用专用CL方法仍然很少见。这可能是由于以下事实：CL方法通常将CL问题分解为固定分布的不结合子任务，即这些子任务的发作是已知的，并且子任务是非矛盾的。在这项研究中，我们对RL问题中选定的CL方法进行了经验比较，在RL问题中，物理模拟的机器人必须按照视力遵循赛马场。为了使CL方法适用，我们限制了RL设置，并引入了已知发作的非冲突子任务，但是，它们并不脱节，并且从学习者的角度来看，其分布仍然非平稳。我们的结果表明，与“经验重播”的基线技术相比，专用的CL方法可以显着改善学习。

培训强化学习者在多种环境中不断学习是一个具有挑战性的问题。缺乏可重复的实验和标准指标来比较不同的持续学习方法，这变得更加困难。为了解决这个问题，我们提出了Tella，这是一种测试和评估终身学习代理商的工具。Tella为终身学习代理提供了指定的，可重复的课程，同时记录详细数据进行评估和标准化分析。研究人员可以在各种学习环境中定义和分享自己的课程，或与DARPA终身学习机（L2M）计划创建的课程相抵触。

加强学习（RL）研究的进展通常是由新的，具有挑战性的环境的设计驱动的，这是一项昂贵的事业，需要技能与典型的机器学习研究人员的正交性。环境发展的复杂性仅随着程序性产生（PCG）的兴起而增加，作为产生能够测试RL剂稳健性和泛化的各种环境的流行范式。此外，现有环境通常需要复杂的构建过程，从而使重现结果变得困难。为了解决这些问题，我们介绍了基于网状引擎的基于网络的集成开发环境（IDE）Griddlyjs。 Griddlyjs允许研究人员使用方便的图形接口在视觉上设计和调试任意，复杂的PCG网格世界环境，并可视化，评估和记录训练有素的代理模型的性能。通过将RL工作流连接到由现代Web标准启用的高级功能，Griddlyjs允许发布交互式代理 - 环境演示，将实验结果直接重现为Web。为了证明Griddlyjs的多功能性，我们使用它来快速开发一个复杂的组成拼图解决环境，以及任意人为设计的环境配置及其用于自动课程学习和离线RL的解决方案。 Griddlyjs IDE是开源的，可以在\ url {https://griddly.ai}上免费获得。

The reinforcement learning paradigm is a popular way to address problems that have only limited environmental feedback, rather than correctly labeled examples, as is common in other machine learning contexts. While significant progress has been made to improve learning in a single task, the idea of transfer learning has only recently been applied to reinforcement learning tasks. The core idea of transfer is that experience gained in learning to perform one task can help improve learning performance in a related, but different, task. In this article we present a framework that classifies transfer learning methods in terms of their capabilities and goals, and then use it to survey the existing literature, as well as to suggest future directions for transfer learning work.

经典的机器学习算法通常假设绘制数据是i.i.d的。来自固定概率分布。最近，持续学习成为机器学习的快速增长领域，在该领域中，该假设放松，即数据分布是非平稳的，并且随着时间的推移而变化。本文通过上下文变量$ c $表示数据分布的状态。 $ c $的漂移导致数据分布漂移。上下文漂移可能会改变目标分布，输入分布或两者兼而有之。此外，分布漂移可能是突然的或逐渐的。在持续学习中，环境漂移可能会干扰学习过程并擦除以前学习的知识。因此，持续学习算法必须包括处理此类漂移的专业机制。在本文中，我们旨在识别和分类不同类型的上下文漂移和潜在的假设，以更好地表征各种持续学习的场景。此外，我们建议使用分布漂移框架来提供对连续学习领域常用的几个术语的更精确的定义。

A long-standing challenge in artificial intelligence is lifelong learning. In lifelong learning, many tasks are presented in sequence and learners must efficiently transfer knowledge between tasks while avoiding catastrophic forgetting over long lifetimes. On these problems, policy reuse and other multi-policy reinforcement learning techniques can learn many tasks. However, they can generate many temporary or permanent policies, resulting in memory issues. Consequently, there is a need for lifetime-scalable methods that continually refine a policy library of a pre-defined size. This paper presents a first approach to lifetime-scalable policy reuse. To pre-select the number of policies, a notion of task capacity, the maximal number of tasks that a policy can accurately solve, is proposed. To evaluate lifetime policy reuse using this method, two state-of-the-art single-actor base-learners are compared: 1) a value-based reinforcement learner, Deep Q-Network (DQN) or Deep Recurrent Q-Network (DRQN); and 2) an actor-critic reinforcement learner, Proximal Policy Optimisation (PPO) with or without Long Short-Term Memory layer. By selecting the number of policies based on task capacity, D(R)QN achieves near-optimal performance with 6 policies in a 27-task MDP domain and 9 policies in an 18-task POMDP domain; with fewer policies, catastrophic forgetting and negative transfer are observed. Due to slow, monotonic improvement, PPO requires fewer policies, 1 policy for the 27-task domain and 4 policies for the 18-task domain, but it learns the tasks with lower accuracy than D(R)QN. These findings validate lifetime-scalable policy reuse and suggest using D(R)QN for larger and PPO for smaller library sizes.

AI的一个关键挑战是构建体现的系统，该系统在动态变化的环境中运行。此类系统必须适应更改任务上下文并持续学习。虽然标准的深度学习系统实现了最先进的静态基准的结果，但它们通常在动态方案中挣扎。在这些设置中，来自多个上下文的错误信号可能会彼此干扰，最终导致称为灾难性遗忘的现象。在本文中，我们将生物学启发的架构调查为对这些问题的解决方案。具体而言，我们表明树突和局部抑制系统的生物物理特性使网络能够以特定于上下文的方式动态限制和路由信息。我们的主要贡献如下。首先，我们提出了一种新颖的人工神经网络架构，该架构将活跃的枝形和稀疏表示融入了标准的深度学习框架中。接下来，我们在需要任务的适应性的两个单独的基准上研究这种架构的性能：Meta-World，一个机器人代理必须学习同时解决各种操纵任务的多任务强化学习环境;和一个持续的学习基准，其中模型的预测任务在整个训练中都会发生变化。对两个基准的分析演示了重叠但不同和稀疏的子网的出现，允许系统流动地使用最小的遗忘。我们的神经实现标志在单一架构上第一次在多任务和持续学习设置上取得了竞争力。我们的研究揭示了神经元的生物学特性如何通知深度学习系统，以解决通常不可能对传统ANN来解决的动态情景。

尽管对历史数据的访问权限有限，但在不断学习的情况下，重播方法已成功地减轻灾难性遗忘而成功。但是，在许多现实世界中，存储历史数据都很便宜，但是由于处理时间限制，将禁止重播所有历史数据。在这种情况下，我们建议学习学习的时间来学习连续学习系统，在该系统中，我们将学习重播时间表，以在不同的时间步骤中重播哪些任务。为了证明学习时间的重要性，我们首先使用蒙特卡洛树搜索来找到适当的重播时间表，并表明它可以根据持续的学习表现优于固定的调度策略。此外，为了提高调度效率本身，我们建议使用强化学习来学习重播调度策略，这些策略可以推广到新的持续学习场景而不增加计算成本。在我们的实验中，我们展示了学习学习时间的优势，这使当前的持续学习研究更接近现实世界的需求。

As Artificial and Robotic Systems are increasingly deployed and relied upon for real-world applications, it is important that they exhibit the ability to continually learn and adapt in dynamically-changing environments, becoming Lifelong Learning Machines. Continual/lifelong learning (LL) involves minimizing catastrophic forgetting of old tasks while maximizing a model's capability to learn new tasks. This paper addresses the challenging lifelong reinforcement learning (L2RL) setting. Pushing the state-of-the-art forward in L2RL and making L2RL useful for practical applications requires more than developing individual L2RL algorithms; it requires making progress at the systems-level, especially research into the non-trivial problem of how to integrate multiple L2RL algorithms into a common framework. In this paper, we introduce the Lifelong Reinforcement Learning Components Framework (L2RLCF), which standardizes L2RL systems and assimilates different continual learning components (each addressing different aspects of the lifelong learning problem) into a unified system. As an instantiation of L2RLCF, we develop a standard API allowing easy integration of novel lifelong learning components. We describe a case study that demonstrates how multiple independently-developed LL components can be integrated into a single realized system. We also introduce an evaluation environment in order to measure the effect of combining various system components. Our evaluation environment employs different LL scenarios (sequences of tasks) consisting of Starcraft-2 minigames and allows for the fair, comprehensive, and quantitative comparison of different combinations of components within a challenging common evaluation environment.

在终生学习中，代理人在整个生命中都在不重复的一生中学习，就像人类一样，在不断变化的环境中。因此，终身学习带来了许多研究问题，例如连续领域的转移，这导致了非平稳的奖励和环境动态。由于其连续的性质，这些非平稳性很难检测和应对。因此，需要探索策略和学习方法，这些方法能够跟踪稳定的领域变化并适应它们。我们提出反应性探索，以跟踪和反应终生增强学习中持续的域转移，并相应地更新策略。为此，我们进行实验以研究不同的勘探策略。我们从经验上表明，政策阶级家族的代表更适合终身学习，因为它们比Q学习更快地适应了分销的变化。因此，政策梯度方法从反应性探索中获利最大，并在终身学习中显示出良好的结果，并进行了持续的领域变化。我们的代码可在以下网址提供：https：//github.com/ml-jku/reactive-ecploration。

The ability for an agent to continuously learn new skills without catastrophically forgetting existing knowledge is of critical importance for the development of generally intelligent agents. Most methods devised to address this problem depend heavily on well-defined task boundaries, and thus depend on human supervision. Our task-agnostic method, Self-Activating Neural Ensembles (SANE), uses a modular architecture designed to avoid catastrophic forgetting without making any such assumptions. At the beginning of each trajectory, a module in the SANE ensemble is activated to determine the agent's next policy. During training, new modules are created as needed and only activated modules are updated to ensure that unused modules remain unchanged. This system enables our method to retain and leverage old skills, while growing and learning new ones. We demonstrate our approach on visually rich procedurally generated environments.

Lack of performance when it comes to continual learning over non-stationary distributions of data remains a major challenge in scaling neural network learning to more human realistic settings. In this work we propose a new conceptualization of the continual learning problem in terms of a temporally symmetric trade-off between transfer and interference that can be optimized by enforcing gradient alignment across examples. We then propose a new algorithm, Meta-Experience Replay (MER), that directly exploits this view by combining experience replay with optimization based meta-learning. This method learns parameters that make interference based on future gradients less likely and transfer based on future gradients more likely. 1 We conduct experiments across continual lifelong supervised learning benchmarks and non-stationary reinforcement learning environments demonstrating that our approach consistently outperforms recently proposed baselines for continual learning. Our experiments show that the gap between the performance of MER and baseline algorithms grows both as the environment gets more non-stationary and as the fraction of the total experiences stored gets smaller.