In applications of offline reinforcement learning to observational data, such as in healthcare or education, a general concern is that observed actions might be affected by unobserved factors, inducing confounding and biasing estimates derived under the assumption of a perfect Markov decision process (MDP) model. Here we tackle this by considering off-policy evaluation in a partially observed MDP (POMDP). Specifically, we consider estimating the value of a given target policy in a POMDP given trajectories with only partial state observations generated by a different and unknown policy that may depend on the unobserved state. We tackle two questions: what conditions allow us to identify the target policy value from the observed data and, given identification, how to best estimate it. To answer these, we extend the framework of proximal causal inference to our POMDP setting, providing a variety of settings where identification is made possible by the existence of so-called bridge functions. We then show how to construct semiparametrically efficient estimators in these settings. We term the resulting framework proximal reinforcement learning (PRL). We demonstrate the benefits of PRL in an extensive simulation study and on the problem of sepsis management.


翻译:在观测数据的离线强化学习应用中,例如在医疗保健或教育方面,一个普遍的关注点是,观测到的动作可能会受到未观测因素的影响,从而引起混淆并偏置在假设一个完美的马尔可夫决策过程模型下得出的估计。在这里,我们通过考虑局部观测马尔可夫决策过程(POMDP)中的离线策略评估来解决这个问题。具体而言,我们考虑在一个POMDP中给定由不同的、未知的策略生成的具有部分状态观测的轨迹来估计目标策略的价值,这个策略可能依赖于未观测状态。我们解决了两个问题:什么条件允许我们从观测到的数据中识别目标策略的价值,以及在识别的情况下,如何最好地估计它。为了回答这些问题,我们将Proximal因果推断的框架扩展到我们的POMDP环境中,通过所谓的桥函数的存在提供了各种设置,从而使识别成为可能。然后,我们展示了如何在这些设置中构建半参数的有效估计器。我们称这个结果框架为Proximal强化学习(PRL)。我们通过广泛的模拟研究和感染性休克管理问题来展示PRL的益处。

0
下载
关闭预览

相关内容

【DeepMind】强化学习教程,83页ppt
专知会员服务
147+阅读 · 2020年8月7日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8月2日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
176+阅读 · 2020年2月1日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
量化金融强化学习论文集合
专知
13+阅读 · 2019年12月18日
强化学习扫盲贴:从Q-learning到DQN
夕小瑶的卖萌屋
52+阅读 · 2019年10月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
强化学习初探 - 从多臂老虎机问题说起
专知
10+阅读 · 2018年4月3日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
29+阅读 · 2015年12月31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 · 2013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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+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
11+阅读 · 2021年12月8日
VIP会员
相关资讯
量化金融强化学习论文集合
专知
13+阅读 · 2019年12月18日
强化学习扫盲贴:从Q-learning到DQN
夕小瑶的卖萌屋
52+阅读 · 2019年10月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
强化学习初探 - 从多臂老虎机问题说起
专知
10+阅读 · 2018年4月3日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
19+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
29+阅读 · 2015年12月31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 · 2013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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+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