Markov Decision Processes (MDPs), the mathematical framework underlying most algorithms in Reinforcement Learning (RL), are often used in a way that wrongfully assumes that the state of an agent's environment does not change during action selection. As RL systems based on MDPs begin to find application in real-world safety critical situations, this mismatch between the assumptions underlying classical MDPs and the reality of real-time computation may lead to undesirable outcomes. In this paper, we introduce a new framework, in which states and actions evolve simultaneously and show how it is related to the classical MDP formulation. We analyze existing algorithms under the new real-time formulation and show why they are suboptimal when used in real-time. We then use those insights to create a new algorithm Real-Time Actor-Critic (RTAC) that outperforms the existing state-of-the-art continuous control algorithm Soft Actor-Critic both in real-time and non-real-time settings. Code and videos can be found at https://github.com/rmst/rtrl.


翻译:作为加强学习中大多数算法基础的数学框架Markov决定程序(MDPs)经常被错误地使用,其使用方式错误地假定一个代理人的环境在选择行动期间没有变化。由于基于MDPs的RL系统开始在现实世界安全危急情况下找到应用,传统MDP的假设与实时计算现实之间的这种不匹配可能导致不良结果。在本文件中,我们引入了一个新的框架,在这个框架中,国家和行动同时演变,并表明它与传统的MDP配方有何关系。我们分析了新的实时配方下的现有算法,并展示了在实时使用时它们为什么不最优化。然后我们利用这些洞察觉来创建一种新的算法 Real-Time Acor-Critic (RTAC),它超越了实时和非实时环境中的现有状态连续控制算法Soft Acor-Critic。代码和视频可以在https://github.com/rmst/rtrl上找到。

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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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