An informative measurement is the most efficient way to gain information about an unknown state. We present a first-principles derivation of a general-purpose dynamic programming algorithm that returns an optimal sequence of informative measurements by sequentially maximizing the entropy of possible measurement outcomes. This algorithm can be used by an autonomous agent or robot to decide where best to measure next, planning a path corresponding to an optimal sequence of informative measurements. The algorithm is applicable to states and controls that are either continuous or discrete, and agent dynamics that is either stochastic or deterministic; including Markov decision processes and Gaussian processes. Recent results from the fields of approximate dynamic programming and reinforcement learning, including on-line approximations such as rollout and Monte Carlo tree search, allow the measurement task to be solved in real time. The resulting solutions include non-myopic paths and measurement sequences that can generally outperform, sometimes substantially, commonly used greedy approaches. This is demonstrated for a global search task, where on-line planning for a sequence of local searches is found to reduce the number of measurements in the search by approximately half. A variant of the algorithm is derived for Gaussian processes for active sensing.


翻译:信息量度是获取关于未知状态信息的最有效方式。 我们展示了一种通用动态动态编程算法的第一条原则,该算法通过按顺序使可能的测量结果的酶最大化,返回了信息量度的最佳序列。 这种算法可以由自主代理或机器人用来决定下一步衡量的最佳地点,规划与信息量度的最佳序列相对应的路径。算法适用于连续或离散的国家和控制,以及具有随机或确定性的代理动态动态;包括Markov决定程序和Gaussian过程。 近似动态编程和强化学习领域的最新结果,包括推出和蒙特卡洛树搜索等在线近似近似,使得测量任务能够实时解决。 由此产生的解决办法包括非显微路径和测量序列,这些路径和测量序列一般都比通常使用的贪婪方法差得多,有时甚至严重。 这体现在一项全球搜索任务中, 在那里发现对本地搜索的顺序进行在线规划,以将搜索中的测量数量减少大约一半。 算法的变式是用于积极遥感的戈斯进程。

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