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強化学習arXiv:2505.19281

影響力のスナップショット:オンライン強化学習のための局所データ帰属フレームワーク

A Snapshot of Influence: A Local Data Attribution Framework for Online Reinforcement Learning

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オンライン強化学習(PPO)において、直近の訓練バッファ内の各経験がエージェントの行動や累積報酬に与える影響を勾配類似度で測定する局所帰属フレームワークを提案し、学習診断・行動形成の時間分析・訓練中の介入に応用。さらに経験フィルタリングを反復するIIFアルゴリズムを提案し、サンプル効率と性能を向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Online RL(特に PPO)における data attribution の研究を新たに開始するもの - 固定データセットを前提とする既存の data attribution を、経験が方策更新と将来のデータ収集の両方を変える online RL に拡張 - local attribution framework を提案し、モデル checkpoint を直近の training buffer 内の記録に対して解釈 - 枠組みを応用した iterative influence-based filtering (IIF) アルゴリズムも提案

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の data attribution は固定データセットを仮定しており、online RL ではこれが成立しない点を指摘 - online RL 向けの data attribution を初めて体系的に研究対象とした点が新規 - PPO に焦点を当て、直近 buffer に対する local な解釈を可能にした - 単なる分析に留まらず、IIF として訓練改善アルゴリズムへと展開した点が先行研究と異なる

3. 技術・手法の肝は?

- local attribution framework を構築し、checkpoint を recent training buffer の記録に対して解釈 - agent action と cumulative return を捉える 2 つの target function を設計 - 各記録の寄与を、その training loss と target 間の gradient similarity で測定 - この枠組みを iterative influence-based filtering (IIF) に発展させ、経験フィルタリングを反復的に行い policy update を精錬

4. どうやって有効だと検証した?

- 枠組みの有効性を 3 つの応用で実証 - learning の diagnosis、behavior formation の temporal analysis、訓練中の targeted intervention - IIF を classic control、navigation、locomotion の標準 RL benchmark と、大規模言語モデル向け RLHF で評価 - 結果として sample complexity の低減、訓練の高速化、より高い return を達成

5. 議論はある?

- online RL をより interpretable・効率的・効果的にする新方向を開くと主張 - 対象は主に PPO であり、他アルゴリズムへの一般性は要旨からは不明 - gradient similarity に基づく local な枠組みの限界や、buffer サイズ依存性などは要旨からは不明 - IIF の計算コストや安定性に関する議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- Proximal Policy Optimization (PPO) の原論文 - data attribution / influence function 系の基礎研究(training loss と target の gradient similarity を用いる手法) - RLHF に関する代表的研究 - online RL における sample efficiency 改善手法(experience replay / prioritization など) - 解釈性のための credit assignment や contribution analysis の関連研究

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Yuzheng Hu, Fan Wu, Haotian Ye, David Forsyth, James Zou, Nan Jiang, Jiaqi W. Ma, Han Zhao

分類: cs.LG

原文アブストラクト

Online reinforcement learning (RL) excels in complex, safety-critical domains but suffers from sample inefficiency, training instability, and limited interpretability. Data attribution provides a principled way to trace model behavior back to training samples, yet existing methods assume fixed datasets, which is violated in online RL where each experience both updates the policy and shapes future data collection. In this paper, we initiate the study of data attribution for online RL, focusing on the widely used Proximal Policy Optimization (PPO) algorithm. We start by establishing a \emph{local} attribution framework, interpreting model checkpoints with respect to the records in the recent training buffer. We design two target functions, capturing agent action and cumulative return respectively, and measure each record's contribution through gradient similarity between its training loss and these targets. We demonstrate the power of this framework through three concrete applications: diagnosis of learning, temporal analysis of behavior formation, and targeted intervention during training. Leveraging this framework, we further propose an algorithm, iterative influence-based filtering (IIF), for online RL training that iteratively performs experience filtering to refine policy updates. Across standard RL benchmarks (classic control, navigation, locomotion) to RLHF for large language models, IIF reduces sample complexity, speeds up training, and achieves higher returns. Together, these results open a new direction for making online RL more interpretable, efficient, and effective.

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