Effiziente Identifizierung von Richtungen hoher Krümmung in Richtliniengradienten für verbesserte Optimierung in der Verstärkungslernung

Centrala begrepp

Es existieren Richtungen im Parameterraum, die eine deutlich höhere Krümmung in der Verlustfunktion aufweisen als andere Richtungen. Die Gradienten der Akteur- und Kritikernetzwerke von PPO und SAC liegen zu einem großen Teil in dem von diesen Richtungen aufgespannten Unterraum, der sich auch über den Trainingsverlauf hinweg relativ stabil verhält.

Sammanfattning

Die Studie untersucht die Eigenschaften von Gradienten-Unterräumen in zwei populären Richtliniengradienten-Algorithmen, PPO und SAC, auf verschiedenen Simulationsaufgaben.

Zunächst zeigt die Analyse, dass es einige wenige Richtungen im Parameterraum gibt, die eine deutlich höhere Krümmung in der Verlustfunktion aufweisen als andere Richtungen. Dies deutet darauf hin, dass das Optimierungsproblem schlecht konditioniert ist.

Weiterhin wird gezeigt, dass die Gradienten der Akteur- und Kritikernetzwerke zu einem großen Teil in dem von den Richtungen hoher Krümmung aufgespannten Unterraum liegen. Dieser Unterraum bleibt auch über den Trainingsverlauf hinweg relativ stabil, was darauf hindeutet, dass Informationen über den Unterraum aus früheren Trainingsphasen für spätere Phasen wiederverwendet werden können.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Ausnutzung der Eigenschaften von Gradienten-Unterräumen vielversprechende Möglichkeiten für effizientere Verstärkungslernung bietet, z.B. durch verbesserte Parameterraum-Exploration oder die Ermöglichung von Optimierungsverfahren zweiter Ordnung.

Statistik

Die Gradienten der Akteur- und Kritikernetzwerke von PPO und SAC liegen zu etwa 60-90% in dem von den 100 Richtungen höchster Krümmung aufgespannten Unterraum.
Der Überlapp zwischen dem Unterraum zu Beginn des Trainings und zu späteren Zeitpunkten beträgt etwa 60-90%.

Citat

"Es existieren Richtungen im Parameterraum, die eine deutlich höhere Krümmung in der Verlustfunktion aufweisen als andere Richtungen."
"Die Gradienten der Akteur- und Kritikernetzwerke von PPO und SAC liegen zu einem großen Teil in dem von diesen Richtungen aufgespannten Unterraum, der sich auch über den Trainingsverlauf hinweg relativ stabil verhält."

Viktiga insikter från

Identifying Policy Gradient Subspaces

by Jan ... på arxiv.org 03-19-2024

https://arxiv.org/pdf/2401.06604.pdf

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