Since reinforcement learning algorithms are notoriously data-intensive, the task of sampling observations from the environment is usually split across multiple agents. However, transferring these observations from the agents to a central location can be prohibitively expensive in terms of the communication cost, and it can also compromise the privacy of each agent's local behavior policy. In this paper, we consider a federated reinforcement learning framework where multiple agents collaboratively learn a global model, without sharing their individual data and policies. Each agent maintains a local copy of the model and updates it using locally sampled data. Although having N agents enables the sampling of N times more data, it is not clear if it leads to proportional convergence speedup. We propose federated versions of on-policy TD, off-policy TD and Q-learning, and analyze their convergence. For all these algorithms, to the best of our knowledge, we are the first to consider Markovian noise and multiple local updates, and prove a linear convergence speedup with respect to the number of agents. To obtain these results, we show that federated TD and Q-learning are special cases of a general framework for federated stochastic approximation with Markovian noise, and we leverage this framework to provide a unified convergence analysis that applies to all the algorithms.


翻译:由于强化学习算法是臭名昭著的数据密集型,来自环境的抽样观测任务通常在多个代理商之间分割。然而,将这些观测从代理商转移到一个中心地点,就通信成本而言,费用可能高得令人望而却步,这也可能损害每个代理商当地行为政策的隐私。在本文件中,我们考虑一个联合强化学习框架,在这个框架中,多个代理商合作学习全球模型,而不分享其个人数据和政策。每个代理商都持有一份本地模型副本,并使用当地抽样数据加以更新。虽然有N代理商能够对N倍以上的数据进行取样,但不清楚这种观测是否导致比例趋同速度的加速。我们提出了政策性TD、脱离政策的TD和Q学习的联邦化版本,并分析了其趋同性。对于所有这些算法,我们最了解的是,我们首先考虑Markovian的噪音和多个本地更新,并证明与代理商数量有线性趋同速度。为了获得这些结果,我们显示,进化TD和Q学习是通用的统称总框架的特殊案例,我们用Federated tochachstalgaldalgalgal vical to the the thesligillationsligalviews dust thes dust dust to thesqolviolviolgald 提供所有的杠杆分析。

0
下载
关闭预览

相关内容

Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
169+阅读 · 2019年10月11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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18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
国家自然科学基金
14+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
1+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
2+阅读 · 2014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
2+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
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月10日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月8日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18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
相关基金
国家自然科学基金
14+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
1+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
2+阅读 · 2014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
2+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
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员