論文の概要: Beyond Exact Gradients: Convergence of Stochastic Soft-Max Policy Gradient Methods with Entropy Regularization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.10117v3
• Date: Sat, 13 Jul 2024 20:15:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-17 05:46:45.325749
• Title: Beyond Exact Gradients: Convergence of Stochastic Soft-Max Policy Gradient Methods with Entropy Regularization
• Title（参考訳）: 厳密なグラディエントを超えて:エントロピー規則化を伴う確率的ソフトマックスポリシーグラディエント手法の収束
• Authors: Yuhao Ding, Junzi Zhang, Hyunin Lee, Javad Lavaei,
• Abstract要約: 古典的エントロピー正規化政策勾配法をソフトマックス政策パラメトリゼーションで再検討する。 提案したアルゴリズムに対して,大域的最適収束結果と$widetildemathcalO(frac1epsilon2)$のサンプル複雑性を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.651913793555163
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Entropy regularization is an efficient technique for encouraging exploration and preventing a premature convergence of (vanilla) policy gradient methods in reinforcement learning (RL). However, the theoretical understanding of entropy-regularized RL algorithms has been limited. In this paper, we revisit the classical entropy regularized policy gradient methods with the soft-max policy parametrization, whose convergence has so far only been established assuming access to exact gradient oracles. To go beyond this scenario, we propose the first set of (nearly) unbiased stochastic policy gradient estimators with trajectory-level entropy regularization, with one being an unbiased visitation measure-based estimator and the other one being a nearly unbiased yet more practical trajectory-based estimator. We prove that although the estimators themselves are unbounded in general due to the additional logarithmic policy rewards introduced by the entropy term, the variances are uniformly bounded. We then propose a two-phase stochastic policy gradient (PG) algorithm that uses a large batch size in the first phase to overcome the challenge of the stochastic approximation due to the non-coercive landscape, and uses a small batch size in the second phase by leveraging the curvature information around the optimal policy. We establish a global optimality convergence result and a sample complexity of $\widetilde{\mathcal{O}}(\frac{1}{\epsilon^2})$ for the proposed algorithm. Our result is the first global convergence and sample complexity results for the stochastic entropy-regularized vanilla PG method.
• Abstract（参考訳）: エントロピー正則化(Entropy regularization)は、強化学習(RL)における(バニラ)政策勾配法の早期収束を促進・防止するための効率的な手法である。 しかし、エントロピー規則化RLアルゴリズムの理論的理解は限られている。 本稿では,従来のエントロピー正規化政策勾配法をソフトマックス政策パラメトリゼーションで再検討する。 このシナリオを超えて、軌道レベルのエントロピー正則性を持つ(ほぼ)確率的方針勾配推定器の第一セットを提案し、一方は非バイアス的訪問測度に基づく推定器であり、他方はほぼバイアスのない、より実用的な軌跡に基づく推定器である。 エントロピー項によって導入された対数的ポリシー報酬により、推定子自身は一般に非有界であることが証明されるが、分散は一様有界である。 次に,2相確率的ポリシー勾配 (PG) アルゴリズムを提案する。このアルゴリズムは,第1相における大きなバッチサイズを用いて,非強迫的景観による確率的近似の課題を克服し,第2相における小さなバッチサイズを用いて最適ポリシーの曲率情報を活用する。 提案したアルゴリズムに対して,大域的最適収束結果とサンプル複雑性を$\widetilde{\mathcal{O}}(\frac{1}{\epsilon^2})$とする。 本研究は, 確率的エントロピー規則化バニラPG法における第1次大域収束とサンプル複雑性の結果である。

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