In decision-making problems with limited training data, policy functions approximated using deep neural networks often exhibit suboptimal performance. An alternative approach involves learning a world model from the limited data and determining actions through online search. However, the performance is adversely affected by compounding errors arising from inaccuracies in the learned world model. While methods like TreeQN have attempted to address these inaccuracies by incorporating algorithmic inductive biases into the neural network architectures, the biases they introduce are often weak and insufficient for complex decision-making tasks. In this work, we introduce Differentiable Tree Search Network (D-TSN), a novel neural network architecture that significantly strengthens the inductive bias by embedding the algorithmic structure of a best-first online search algorithm. D-TSN employs a learned world model to conduct a fully differentiable online search. The world model is jointly optimized with the search algorithm, enabling the learning of a robust world model and mitigating the effect of prediction inaccuracies. Further, we note that a naive incorporation of best-first search could lead to a discontinuous loss function in the parameter space. We address this issue by adopting a stochastic tree expansion policy, formulating search tree expansion as another decision-making task, and introducing an effective variance reduction technique for the gradient computation. We evaluate D-TSN in an offline-RL setting with a limited training data scenario on Procgen games and grid navigation task, and demonstrate that D-TSN outperforms popular model-free and model-based baselines.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
80+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
33+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
31+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
159+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年10月2日
Arxiv
14+阅读 · 2022年5月6日
Arxiv
14+阅读 · 2021年3月10日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月5日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
11+阅读 · 2018年5月21日
Arxiv
29+阅读 · 2018年4月6日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年10月2日
Arxiv
14+阅读 · 2022年5月6日
Arxiv
14+阅读 · 2021年3月10日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月5日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
11+阅读 · 2018年5月21日
Arxiv
29+阅读 · 2018年4月6日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
相关基金
国家自然科学基金
11+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员