The practicality of reinforcement learning algorithms has been limited due to poor scaling with respect to the problem size, as the sample complexity of learning an $\epsilon$-optimal policy is $\tilde{\Omega}\left(|S||A|H^3 / \epsilon^2\right)$ over worst case instances of an MDP with state space $S$, action space $A$, and horizon $H$. We consider a class of MDPs for which the associated optimal $Q^*$ function is low rank, where the latent features are unknown. While one would hope to achieve linear sample complexity in $|S|$ and $|A|$ due to the low rank structure, we show that without imposing further assumptions beyond low rank of $Q^*$, if one is constrained to estimate the $Q$ function using only observations from a subset of entries, there is a worst case instance in which one must incur a sample complexity exponential in the horizon $H$ to learn a near optimal policy. We subsequently show that under stronger low rank structural assumptions, given access to a generative model, Low Rank Monte Carlo Policy Iteration (LR-MCPI) and Low Rank Empirical Value Iteration (LR-EVI) achieve the desired sample complexity of $\tilde{O}\left((|S|+|A|)\mathrm{poly}(d,H)/\epsilon^2\right)$ for a rank $d$ setting, which is minimax optimal with respect to the scaling of $|S|, |A|$, and $\epsilon$. In contrast to literature on linear and low-rank MDPs, we do not require a known feature mapping, our algorithm is computationally simple, and our results hold for long time horizons. Our results provide insights on the minimal low-rank structural assumptions required on the MDP with respect to the transition kernel versus the optimal action-value function.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
0+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 · 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 · 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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月28日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
0+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 · 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 · 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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员