ASTEROID:非对称在线策略蒸馏让学生模型学会探索

论文AI 评分 78/100arXiv cs.AI待复核
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论文提出 ASTEROID,一种学生—教师监督学习框架,用于在部分可观测环境下学习测试时的探索行为。学生先在部分可观测条件下收集在线策略上下文,特权专家再基于该上下文给出动作标签;学生通过蒸馏这些标签,学会在不确定时搜索、在隐藏状态显现后利用。方法在十一个环境(离散探索基准、机器人操作、导航、Procgen)中,在固定探索预算下回报约为对比方案的两倍,交互次数比强化学习基线少约两个数量级,探索表现超过前沿模型。策略从仿真迁移到视觉受限的真实机器人操作任务,成功率比标准蒸馏高 40%。

全文梳理

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要解决的问题

部分可观测下的序列决策要求智能体先主动收集信息、推断隐藏的任务相关状态,再据此行动。直接用在线强化学习从零学这类信息收集行为样本效率很低;离线模仿则把不同隐藏状态下的专家动作做平均,学不到探索。ASTEROID 针对的正是这一矛盾:既想要探索行为,又想避开强化学习高昂的训练数据成本。

非对称蒸馏怎么做

框架由学生与特权专家组成,二者信息条件不对称:特权专家能看到完整状态,因此本身不需要探索;学生只能看到历史观测。训练时学生先在自己的在线策略下、于部分可观测环境中收集上下文,专家再以这段上下文为条件给出动作标签,学生蒸馏这些标签。这样学生学到的不是对专家动作的平均模仿,而是依据自身历史系统性地消解不确定性——不确定时搜索,隐藏状态显露后转为利用,效果上接近贝叶斯后验采样。

实验与迁移结果

作者在十一个不同环境上评测,覆盖离散探索基准、机器人操作、导航与 Procgen。固定探索预算下回报约为对比方案的两倍,交互次数比强化学习基线少约两个数量级,探索表现超过前沿模型。方法还把仿真中训练的策略迁移到视觉受限的真实机器人操作任务,表现出有效探索,成功率比标准蒸馏提升 40%。

为什么值得看

用监督蒸馏替代高成本的在线强化学习来获得测试时探索能力,并给出仿真到真机的迁移结果,对做序列决策与机器人学习的人有直接…

强化学习蒸馏论文

信源1 家

  1. [1]arXiv cs.AI一手信源Asymmetric On-Policy Distillation Learns In-Context Exploration

关键事实

  • 学生先在部分可观测条件下收集在线策略上下文,特权专家基于该上下文提供动作标签[1]

  • 在十一个环境上,固定探索预算下回报约为对比方案的两倍[1]

  • 交互次数比强化学习基线少约两个数量级[1]

  • 策略迁移到视觉受限的真实机器人操作,成功率比标准蒸馏高 40%[1]

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