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継続強化学習arXiv:2512.18670

動的環境におけるデモンストレーション誘導型継続強化学習

Demonstration-Guided Continual Reinforcement Learning in Dynamic Environments

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過去の知識を自己進化するデモンストレーションリポジトリに保存し、それを直接活用して探索と適応を導く継続強化学習手法を提案。2DナビゲーションとMuJoCoで性能・知識転移・忘却抑制・効率の向上を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 動的環境でのRLの課題に対処するため、Demonstration-Guided Continual Reinforcement Learning (DGCRL)を提案。 - 外部の自己進化型demonstration repositoryにprior knowledgeを保存し、RLの探索と適応を直接ガイド。 - 各タスクで最も関連するdemonstrationを動的に選択し、curriculum-based strategyで学習を加速。 - demonstration-guided explorationから完全なself-explorationへ徐々に移行。 - 2D navigationとMuJoCo locomotionタスクで評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存のCRL手法はstability-plasticity dilemmaに対処するため、past knowledgeが最適化に影響を与えるが、agentのbehaviorに直接影響を与えることは稀。 - これによりknowledge reuseや効率的学習が妨げられる可能性。 - DGCRLはprior knowledgeを外部のdemonstration repositoryに保存し、直接探索と適応をガイドすることで、この限界を克服。 - 平均性能、knowledge transfer、忘却軽減、訓練効率で優位性を示す。

3. 技術・手法の肝は?

- 外部の自己進化型demonstration repositoryにprior knowledgeを保存。 - 各タスクで最も関連するdemonstrationを動的に選択。 - curriculum-based strategyを採用し、demonstration-guided explorationからself-explorationへ徐々に移行。 - これにより効率的なknowledge reuseと学習加速を実現。

4. どうやって有効だと検証した?

- 2D navigationとMuJoCo locomotionタスクで広範な実験を実施。 - 平均性能、knowledge transferの向上、忘却の軽減、訓練効率の優位性を実証。 - 追加のsensitivity analysisとablation studyで有効性をさらに検証。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていない。 - 関連手法としてContinual Reinforcement Learning (CRL)やstability-plasticity dilemmaに関する研究が挙げられる。 - 同分野の定番として、Experience ReplayやElastic Weight Consolidation (EWC)などの継続学習手法が考えられる。

※ 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: Xue Yang, Michael Schukat, Junlin Lu, Patrick Mannion, Karl Mason, Enda Howley

分類: cs.LG

原文アブストラクト

Reinforcement learning (RL) excels in various applications but struggles in dynamic environments where the underlying Markov decision process evolves. Continual reinforcement learning (CRL) enables RL agents to continually learn and adapt to new tasks, but balancing stability (preserving prior knowledge) and plasticity (acquiring new knowledge) remains challenging. Existing methods primarily address the stability-plasticity dilemma through mechanisms where past knowledge influences optimization but rarely affects the agent's behavior directly, which may hinder effective knowledge reuse and efficient learning. In contrast, we propose demonstration-guided continual reinforcement learning (DGCRL), which stores prior knowledge in an external, self-evolving demonstration repository that directly guides RL exploration and adaptation. For each task, the agent dynamically selects the most relevant demonstration and follows a curriculum-based strategy to accelerate learning, gradually shifting from demonstration-guided exploration to fully self-exploration. Extensive experiments on 2D navigation and MuJoCo locomotion tasks demonstrate its superior average performance, enhanced knowledge transfer, mitigation of forgetting, and training efficiency. The additional sensitivity analysis and ablation study further validate its effectiveness.

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