We consider the problem of controlling an unknown linear time-invariant dynamical system from a single chain of black-box interactions, with no access to resets or offline simulation. Under the assumption that the system is controllable, we give the first efficient algorithm that is capable of attaining sublinear regret in a single trajectory under the setting of online nonstochastic control. This resolves an open problem on the stochastic LQR problem, and in a more challenging setting that allows for adversarial perturbations and adversarially chosen and changing convex loss functions. We give finite-time regret bounds for our algorithm on the order of $2^{\tilde{O}(\mathcal{L})} + \tilde{O}(\text{poly}(\mathcal{L}) T^{2/3})$ for general nonstochastic control, and $2^{\tilde{O}(\mathcal{L})} + \tilde{O}(\text{poly}(\mathcal{L}) \sqrt{T})$ for black-box LQR, where $\mathcal{L}$ is the system size which is an upper bound on the dimension. The crucial step is a new system identification method that is robust to adversarial noise, but incurs exponential cost. To complete the picture, we investigate the complexity of the online black-box control problem, and give a matching lower bound of $2^{\Omega(\mathcal{L})}$ on the regret, showing that the additional exponential cost is inevitable. This lower bound holds even in the noiseless setting, and applies to any, randomized or deterministic, black-box control method.


翻译:我们考虑从单一的黑盒互动链中控制未知线性时间变化动态系统的问题, 无法访问中继器或离线模拟。 在系统可以控制的假设下, 我们给出第一个有效的算法, 在在线非随机控制的设置下, 可以在单一轨迹中实现子线性遗憾。 这解决了对调 LQR 问题的开放问题, 并且是一个更具挑战性的设置, 允许对立性扰动和对立性选择并改变 convex 损失函数。 我们给我们的算法设定了固定时间框 $\ telde{O} (macal{L}}) 的定序值, 以直线性L2/3} 解决了一个开放式问题, 完全不透性调 (macal{L}} +\ 线性差错数, 直径直径解的系统是默认的 。 直径直值 直径直值的解法是 。

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在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
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