好奇心クロスエントロピー法と対照学習によるサンプル効率の良いリアルタイム計画
Sample-efficient Real-time Planning with Curiosity Cross-Entropy Method and Contrastive Learning
好奇心に基づく内在的報酬をQ値で推定し、対照学習で潜在表現を効率的に学習することで、モデルベース強化学習のリアルタイム計画を高次元環境でもサンプル効率良く行えるようにした。
著者: Mostafa Kotb, Cornelius Weber, Stefan Wermter
分類: cs.LG
原文アブストラクト
Model-based reinforcement learning (MBRL) with real-time planning has shown great potential in locomotion and manipulation control tasks. However, the existing planning methods, such as the Cross-Entropy Method (CEM), do not scale well to complex high-dimensional environments. One of the key reasons for underperformance is the lack of exploration, as these planning methods only aim to maximize the cumulative extrinsic reward over the planning horizon. Furthermore, planning inside the compact latent space in the absence of observations makes it challenging to use curiosity-based intrinsic motivation. We propose Curiosity CEM (CCEM), an improved version of the CEM algorithm for encouraging exploration via curiosity. Our proposed method maximizes the sum of state-action Q values over the planning horizon, in which these Q values estimate the future extrinsic and intrinsic reward, hence encouraging reaching novel observations. In addition, our model uses contrastive representation learning to efficiently learn latent representations. Experiments on image-based continuous control tasks from the DeepMind Control suite show that CCEM is by a large margin more sample-efficient than previous MBRL algorithms and compares favorably with the best model-free RL methods.
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