A common approach to prediction and planning in partially observable domains is to use recurrent neural networks (RNNs), which ideally develop and maintain a latent memory about hidden, task-relevant factors. We hypothesize that many of these hidden factors in the physical world are constant over time, changing only sparsely. To study this hypothesis, we propose Gated $L_0$ Regularized Dynamics (GateL0RD), a novel recurrent architecture that incorporates the inductive bias to maintain stable, sparsely changing latent states. The bias is implemented by means of a novel internal gating function and a penalty on the $L_0$ norm of latent state changes. We demonstrate that GateL0RD can compete with or outperform state-of-the-art RNNs in a variety of partially observable prediction and control tasks. GateL0RD tends to encode the underlying generative factors of the environment, ignores spurious temporal dependencies, and generalizes better, improving sampling efficiency and overall performance in model-based planning and reinforcement learning tasks. Moreover, we show that the developing latent states can be easily interpreted, which is a step towards better explainability in RNNs.


翻译:在部分可观测的领域中,预测和规划的一个共同办法是使用经常性神经网络(RNN),这种网络最好能开发并保持隐藏的、与任务相关的因素的潜在记忆。我们假设物理世界中许多这些隐藏因素随时间变化而保持不变,变化很少。为了研究这一假设,我们提议采用Gated $_0$的正规化动态(GateLORD),这是一个新的经常性结构,它包含感知偏差,以维持稳定、微小变化的潜伏状态。这种偏差是通过一种新的内部定位功能和对潜在状态变化的0.0美元标准的惩罚来实施的。我们证明GateL0RD可以与部分观察的预测和控制任务进行竞争,或超过该技术的状态。GateL0RD倾向于将环境的基本组合因素编码,忽视了虚假的时间依赖性,并且将模型规划和强化学习任务的总体性更好化,提高取样效率和总体绩效。此外,我们表明,发展中的潜伏状态可以很容易被解释,这是在区域网内更好地解释。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
BERT/Transformer/迁移学习NLP资源大列表
专知
19+阅读 · 2019年6月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22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
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
2+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
4+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011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
1+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月20日
VIP会员
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
BERT/Transformer/迁移学习NLP资源大列表
专知
19+阅读 · 2019年6月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22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
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
2+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
4+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011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
1+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员