Policy gradient algorithms have been widely applied to Markov decision process and reinforcement learning problems in recent years. Regularization with various entropy functions is often used to encourage exploration and improve stability. In this paper, we propose a quasi-Newton method for the policy gradient algorithm with entropy regularization. In the case of Shannon entropy, the resulting algorithm reproduces the natural policy gradient algorithm. For other entropy functions, this method results in brand new policy gradient algorithms. We provide a simple proof that all these algorithms enjoy the Newton-type quadratic convergence and that the corresponding gradient flow converges globally to the optimal solution. Using both synthetic and industrial-scale examples, we demonstrate that the proposed quasi-Newton method typically converges in single-digit iterations, often orders of magnitude faster than other state-of-the-art algorithms.


翻译:近年来,政策梯度算法被广泛应用于Markov决策过程和强化学习问题。使用各种英特罗比函数的正规化常常被用来鼓励探索和增强稳定性。在本文中,我们提出了使用英特罗比正规化的政策梯度算法的准牛顿方法。在香农英特罗比的情况下,由此产生的算法复制了自然政策梯度算法。对于其他英特罗比函数,这一方法产生了新的新政策梯度算法。我们提供了一个简单的证据,证明所有这些算法都享受牛顿型四面形趋同,相应的梯度流也遍及全球,达到最佳的解决方案。我们用合成和工业规模的例子来证明,拟议的准牛顿方法通常会集中在单位数的迭代法中,其数量往往比其他最先进的算法更快。

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