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模倣学習arXiv:2604.03523

限られたデモデータ下での嗜好後悔によるニューロロボット方策最適化

Optimizing Neurorobot Policy under Limited Demonstration Data through Preference Regret

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デモデータが少ない環境でロボットが複雑な行動を学習できるよう、自己模倣フレームワークMYOEと嗜好後悔を用いた方策最適化手法を提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボット強化学習(RLfD)におけるデータ不足問題に対処するための新しいフレームワーク「master your own expertise (MYOE)」を提案。 - 限られたデモンストレーションデータから複雑な行動を学習する自己模倣フレームワーク。 - 人間の知覚と行動に着想を得た「queryable mixture-of-preferences state space model (QMoP-SSM)」を設計。 - 各タイムステップで望ましい目標を推定し、その目標を用いて「preference regret」を計算し、ロボット制御ポリシーを最適化。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のRLfDは専門家データが豊富にあると仮定しているが、実世界ではデータ不足や収集コストが高いため非現実的。 - 模倣学習アルゴリズムはデータが独立同一分布に従うと仮定しているが、テスト時の軌跡で誤差が蓄積し性能が低下する。 - 提案手法は限られたデモンストレーションデータから学習でき、他の最先端RLfDスキームと比較して堅牢性、適応性、外挿性能が優れている。

3. 技術・手法の肝は?

- 「master your own expertise (MYOE)」フレームワークを導入。 - 「queryable mixture-of-preferences state space model (QMoP-SSM)」を設計し、各タイムステップで望ましい目標を推定。 - 推定された目標を用いて「preference regret」を計算し、ロボット制御ポリシーを最適化。 - 自己模倣フレームワークにより、限られたデモンストレーションデータから複雑な行動を学習。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実験により、他の最先端RLfDスキームと比較して、エージェントの堅牢性、適応性、外挿性能を実証。 - 具体的な実験設定や評価指標は要旨からは不明。

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:RLfD、imitation learning、state-of-the-art RLfD schemes。 - 関連手法:queryable mixture-of-preferences state space model (QMoP-SSM)、preference regret。 - 同分野の定番:reinforcement learning from demonstrations (RLfD)、imitation learning。

※ 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: Viet Dung Nguyen, Yuhang Song, Anh Nguyen, Jamison Heard, Reynold Bailey, Alexander Ororbia

分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV, cs.LG

原文アブストラクト

Robot reinforcement learning from demonstrations (RLfD) assumes that expert data is abundant; this is usually unrealistic in the real world given data scarcity as well as high collection cost. Furthermore, imitation learning algorithms assume that the data is independently and identically distributed, which ultimately results in poorer performance as gradual errors emerge and compound within test-time trajectories. We address these issues by introducing the "master your own expertise" (MYOE) framework, a self-imitation framework that enables robotic agents to learn complex behaviors from limited demonstration data samples. Inspired by human perception and action, we propose and design what we call the queryable mixture-of-preferences state space model (QMoP-SSM), which estimates the desired goal at every time step. These desired goals are used in computing the "preference regret", which is used to optimize the robot control policy. Our experiments demonstrate the robustness, adaptability, and out-of-sample performance of our agent compared to other state-of-the-art RLfD schemes. The GitHub repository that supports this work can be found at: https://github.com/rxng8/neurorobot-preference-regret-learning.

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