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新方法ALBUM实现无目标网络的离线强化学习

论文AI 评分 62/100arXiv cs.AI
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针对离线强化学习依赖目标网络与EMA更新的现状,研究提出Lifted Bellman线性规划(LBLP),将Bellman最优性表征提升至联合(Q,V)空间,使约束仅涉及数据集中的状态动作对。其唯一极小值为样本内最优对,沿轨迹K步段保持不变。将约束松弛为铰链惩罚可得相同解,据此实现的无约束最小化方法ALBUM无需目标网络或EMA更新,且无需离策略修正。在OGBench上,单评论家高斯策略的ALBUM匹配FQL平均性能,可比肩动作分块法,且参数量最少、峰值GPU内存最低。

全文梳理

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LBLP核心构建逻辑

传统离线强化学习通常通过最小化回归损失训练评论家,依赖目标网络与指数移动平均(EMA)更新来稳定自举价值目标,且多步目标需离策略修正。该研究另辟蹊径,通过不等式约束对评论家施加样本内Bellman最优性。由此构建的Lifted Bellman线性规划(LBLP)将Bellman最优性的线性规划表征提升至联合(Q,V)空间,确保每个约束仅涉及数据集中的状态动作对。其唯一极小值即为样本内最优对,且沿数据集轨迹的K步段,该极小值对任意展开策略与视野均保持不变。在确定性动态下,此极小值介于最优数据集回报与最优价值之间。

ALBUM方法与实验表现

将LBLP的约束松弛为铰链惩罚后,在表格型情况下,超过有限惩罚系数即可恢复相同解。基于此松弛实现的近似无约束最小化方法ALBUM采用神经网络,并通过停止梯度分离K步展开目标。其目标函数不包含对自举目标的平方回归,故训练完全无需目标网络或EMA更新。在确定性动态下,LBLP解是满足与折扣因子和K无关系数条件的分离更新驻点,不等式约束允许数据集轨迹折扣回报作为下界,无需离策略修正或动作分块。在OGBench评测中,采用单评论家与高斯策略的ALBUM匹配了FQL的平均性能,与近期动作分块法可比,且在所有对比方法中使用了最少参数与最低峰值GPU内存。

为什么值得看

ALBUM摆脱了离线RL对目标网络和EMA的依赖,以最少参数与显存达到SOTA可比性能,简化训练流程。

强化学习GPU数据集

信源1

  1. [1]arXiv cs.AI一手信源Lifted Bellman Linear Programming for Offline Reinforcement Learning

关键事实

  • 提出Lifted Bellman线性规划(LBLP),将Bellman最优性提升至联合(Q,V)空间,约束仅含数据集内状态动作对。[1]

  • 基于LBLP松弛实现的无约束方法ALBUM,无需目标网络、EMA更新及离策略修正。[1]

  • 在OGBench上,ALBUM匹配FQL平均性能,参数量最少且峰值GPU内存最低。[1]

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