論文の概要: Joint Differentiable Optimization and Verification for Certified Reinforcement Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.12243v2
• Date: Tue, 21 Mar 2023 04:41:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 05:23:08.438316
• Title: Joint Differentiable Optimization and Verification for Certified Reinforcement Learning
• Title（参考訳）: 認証強化学習のための共同微分可能最適化と検証
• Authors: Yixuan Wang, Simon Zhan, Zhilu Wang, Chao Huang, Zhaoran Wang, Zhuoran Yang, Qi Zhu
• Abstract要約: 安全クリティカル制御システムのためのモデルベース強化学習では,システム特性を正式に認定することが重要である。 本稿では,強化学習と形式検証を共同で行う枠組みを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 91.93635157885055
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In model-based reinforcement learning for safety-critical control systems, it is important to formally certify system properties (e.g., safety, stability) under the learned controller. However, as existing methods typically apply formal verification \emph{after} the controller has been learned, it is sometimes difficult to obtain any certificate, even after many iterations between learning and verification. To address this challenge, we propose a framework that jointly conducts reinforcement learning and formal verification by formulating and solving a novel bilevel optimization problem, which is differentiable by the gradients from the value function and certificates. Experiments on a variety of examples demonstrate the significant advantages of our framework over the model-based stochastic value gradient (SVG) method and the model-free proximal policy optimization (PPO) method in finding feasible controllers with barrier functions and Lyapunov functions that ensure system safety and stability.
• Abstract（参考訳）: 安全クリティカル制御システムのためのモデルベース強化学習では、学習コントローラの下でシステム特性(例えば、安全性、安定性)を正式に認定することが重要である。 しかし、既存の手法は一般に正式な検証を施すため、コントローラが学習されているため、学習と検証を何度も繰り返したとしても、証明書を得るのは難しいことがある。 そこで,本稿では,価値関数や証明書から勾配によって微分可能な新しい二段階最適化問題を定式化・解決することにより,強化学習と形式検証を共同で行う枠組みを提案する。 svg(model-based stochastic value gradient)法やppo(model-free proximal policy optimization)法に比べて,バリア関数やリアプノフ関数によるシステム安全性と安定性を確保するための実現可能なコントローラを見つける上で,様々な例で実験を行った。

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