Muscle-actuated organisms are capable of learning an unparalleled diversity of dexterous movements despite their vast amount of muscles. Reinforcement learning (RL) on large musculoskeletal models, however, has not been able to show similar performance. We conjecture that ineffective exploration in large overactuated action spaces is a key problem. This is supported by the finding that common exploration noise strategies are inadequate in synthetic examples of overactuated systems. We identify differential extrinsic plasticity (DEP), a method from the domain of self-organization, as being able to induce state-space covering exploration within seconds of interaction. By integrating DEP into RL, we achieve fast learning of reaching and locomotion in musculoskeletal systems, outperforming current approaches in all considered tasks in sample efficiency and robustness.


翻译:肌肉活性生物体尽管肌肉群积巨大,但能够学习出无与伦比的体外运动多样性。但是,关于大型肌肉骨骼模型的强化学习(RL)未能表现出类似的性能。我们推测,在大型过度活性行动空间进行无效的探索是一个关键问题。发现在过度活性系统的合成例子中,常见的探索噪音战略并不充分,支持这一结论。我们从自我组织领域找出了一种差异外异性可塑性(DEP)方法,即能够在互动的几秒钟内引领覆盖探索的状态空间。通过将DEP纳入磁心血管系统,我们快速学习了在肌肉骨骼系统中的接触和移动,从而超越了当前在样本效率和稳健性方面考虑的所有任务中所采用的方法。

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