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強化学習arXiv:2605.02867

SHAP分析によるロボティクス強化学習の一般化性能向上:アルゴリズムとハイパーパラメータの影響解明

Enhancing RL Generalizability in Robotics through SHAP Analysis of Algorithms and Hyperparameters

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強化学習の性能がアルゴリズムやハイパーパラメータに敏感である問題に対し、SHAP値を用いて各設定の一般化ギャップへの寄与を定量分解し、その知見に基づく設定選択で一般化性能を向上させる枠組みを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボティクスにおけるReinforcement Learning (RL)の一般化を向上させるため、SHapley Additive exPlanations (SHAP) を用いてアルゴリズムとハイパーパラメータの構成が一般化ギャップに与える影響を定量化する説明可能なフレームワークを提案。 - 構成の影響パターンを分析し、SHAP-guided configuration selectionを導入して一般化を強化。 - 多様なタスクと環境で一貫した構成影響を明らかにし、実践者向けの指針を提供。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 先行研究ではRLの一般化を研究しているが、特定の構成が一般化ギャップに与える相対的寄与を定量的に分解し、構成選択に体系的に活用した研究はない。 - 本研究はSHAPを用いて構成影響を定量化し、一般化を向上させる点で新規。 - 理論的基礎を確立し、実証的に分析。

3. 技術・手法の肝は?

- SHAP (SHapley Additive exPlanations) を用いて、RLのアルゴリズムとハイパーパラメータの構成が一般化に与える影響を定量化。 - Shapley値と一般化可能性を結びつける理論的基礎を確立。 - 構成影響パターンを実証的に分析し、SHAP-guided configuration selectionを導入。

4. どうやって有効だと検証した?

- ロボティクス環境でRL性能を評価し、SHAP分析を適用。 - 多様なタスクと環境で構成影響の一貫性を確認。 - 構成選択に洞察を適用することでRLの一般化が向上することを実証。

5. 議論はある?

- アルゴリズムとハイパーパラメータ間で異なるパターンが明らかになり、多様なタスクと環境で一貫した構成影響が観察された。 - 実践者向けの実行可能なガイダンスを提供。 - 具体的な議論の詳細は要旨からは不明。

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。 - 同分野の関連手法として、Reinforcement Learningの一般化に関する研究やSHAPを用いた説明可能AIの研究が挙げられる。

※ 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: Lingxiao Kong, Cong Yang, Oya Deniz Beyan, Zeyd Boukhers

分類: cs.LG, cs.AI, cs.RO

原文アブストラクト

Despite significant advances in Reinforcement Learning (RL), model performance remains highly sensitive to algorithm and hyperparameter configurations, while generalization gaps across environments complicate real-world deployment. Although prior work has studied RL generalization, the relative contribution of specific configurations to the generalization gap has not been quantitatively decomposed and systematically leveraged for configuration selection. To address this limitation, we propose an explainable framework that evaluates RL performance across robotic environments using SHapley Additive exPlanations (SHAP) to quantify configuration impacts. We establish a theoretical foundation connecting Shapley values to generalizability, empirically analyze configuration impact patterns, and introduce SHAP-guided configuration selection to enhance generalization. Our results reveal distinct patterns across algorithms and hyperparameters, with consistent configuration impacts across diverse tasks and environments. By applying these insights to configuration selection, we achieve improved RL generalizability and provide actionable guidance for practitioners.

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