Recent advances in reinforcement learning have demonstrated its ability to solve hard agent-environment interaction tasks on a super-human level. However, the application of reinforcement learning methods to practical and real-world tasks is currently limited due to most RL state-of-art algorithms' sample inefficiency, i.e., the need for a vast number of training episodes. For example, OpenAI Five algorithm that has beaten human players in Dota 2 has trained for thousands of years of game time. Several approaches exist that tackle the issue of sample inefficiency, that either offers a more efficient usage of already gathered experience or aim to gain a more relevant and diverse experience via a better exploration of an environment. However, to our knowledge, no such approach exists for model-based algorithms, that showed their high sample efficiency in solving hard control tasks with high-dimensional state space. This work connects exploration techniques and model-based reinforcement learning. We have designed a novel exploration method that takes into account features of the model-based approach. We also demonstrate through experiments that our method significantly improves the performance of the model-based algorithm Dreamer.


翻译:在强化学习方面最近取得的进展表明,它有能力在超人一级解决硬剂-环境互动任务,然而,目前对实际和实际世界任务应用强化学习方法有限,原因是大多数RL最先进的算法样本效率低下,即需要大量培训。例如,在Dota 2 中击败人类玩家的OpenAI Five算法已经培训了数千年的游戏时间。有几种方法可以解决抽样效率低下问题,或者可以更有效地利用已经收集的经验,或者通过更好地探索环境来获取更相关和多样化的经验。然而,据我们所知,在基于模型的算法中,并不存在这种方法,表明它们在解决硬控制任务方面与高维度空间之间的高采样效率。这项工作将探索技术和基于模型的强化学习结合起来。我们设计了一种新的探索方法,其中考虑到基于模型的方法的特点。我们还通过实验表明,我们的方法大大改进了基于模型的Dreamer的算法的性能。

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强化学习(RL)是机器学习的一个领域,与软件代理应如何在环境中采取行动以最大化累积奖励的概念有关。除了监督学习和非监督学习外,强化学习是三种基本的机器学习范式之一。 强化学习与监督学习的不同之处在于,不需要呈现带标签的输入/输出对,也不需要显式纠正次优动作。相反,重点是在探索(未知领域)和利用(当前知识)之间找到平衡。 该环境通常以马尔可夫决策过程(MDP)的形式陈述,因为针对这种情况的许多强化学习算法都使用动态编程技术。经典动态规划方法和强化学习算法之间的主要区别在于,后者不假设MDP的确切数学模型,并且针对无法采用精确方法的大型MDP。

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