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強化学習arXiv:2604.08958

WOMBET: ワールドモデルに基づく経験転移によるロバストでサンプル効率的な強化学習

WOMBET: World Model-Based Experience Transfer for Robust and Sample-efficient Reinforcement Learning

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ソースタスクでワールドモデルを学習し、不確実性ペナルティ付き計画でオフラインデータを生成・フィルタリングしてから、ターゲットタスクでオンライン微調整する経験転移フレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボティクスにおける強化学習(RL)のデータ収集コストとリスクを軽減するため、source taskからtarget taskへの経験転移を目的としたフレームワーク。 - World Model-Based Experience Transfer (WOMBET) と名付けられ、world modelをsource taskで学習し、uncertainty-penalized planningでオフラインデータを生成。 - 高リターンかつ低epistemic uncertaintyのtrajectoryをフィルタリングし、target taskでオンライン微調整をadaptive samplingで行う。 - オフラインからオンラインへの安定した遷移を可能にし、サンプル効率と最終性能を向上させる。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のoffline-to-online RLは固定データセットを前提とし、転移用の信頼できるデータ生成方法を扱っていない。 - WOMBETはデータ生成と利用を共同で最適化する点が新しい。 - 不確実性ペナルティ付き目的関数が真のリターンの下界を与え、有限サンプル誤差分解を導出。 - 連続制御ベンチマークで強力なベースラインを上回るサンプル効率と最終性能を示す。

3. 技術・手法の肝は?

- source taskでworld modelを学習し、uncertainty-penalized planningによりオフラインデータを生成。 - 生成されたtrajectoryを高リターンかつ低epistemic uncertaintyでフィルタリング。 - target taskでadaptive samplingを用いてオフラインとオンラインデータを混合し、オンライン微調整を実施。 - 不確実性ペナルティ付き目的関数の理論的下界と有限サンプル誤差分解を導出。

4. どうやって有効だと検証した?

- 連続制御ベンチマーク上で実験を行い、強力なベースラインと比較。 - サンプル効率と最終性能の改善を実証。 - データ生成と転移の共同最適化の利点を示す。

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。 - 同分野の定番として、offline-to-online RL (例: 一般的なoffline RL手法) やworld modelベースのRL (例: Dreamer, PlaNet) が挙げられる。

※ 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: Mintae Kim, Koushil Sreenath

分類: cs.LG, cs.AI, cs.RO

原文アブストラクト

Reinforcement learning (RL) in robotics is often limited by the cost and risk of data collection, motivating experience transfer from a source task to a target task. Offline-to-online RL leverages prior data but typically assumes a given fixed dataset and does not address how to generate reliable data for transfer. We propose World Model-Based Experience Transfer (WOMBET), a framework that jointly generates and utilizes prior data. WOMBET learns a world model in the source task and generates offline data via uncertainty-penalized planning, followed by filtering trajectories with high return and low epistemic uncertainty. It then performs online fine-tuning in the target task using adaptive sampling between offline and online data, enabling a stable transition from prior-driven initialization to task-specific adaptation. We show that the uncertainty-penalized objective provides a lower bound on the true return and derive a finite-sample error decomposition capturing distribution mismatch and approximation error. Empirically, WOMBET improves sample efficiency and final performance over strong baselines on continuous control benchmarks, demonstrating the benefit of jointly optimizing data generation and transfer.

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