論文の概要: DPO: A Differential and Pointwise Control Approach to Reinforcement Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.15617v3
- Date: Wed, 21 May 2025 03:15:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-22 18:05:36.002142
- Title: DPO: A Differential and Pointwise Control Approach to Reinforcement Learning
- Title(参考訳): DPO:強化学習のための差分制御アプローチ
- Authors: Minh Nguyen, Chandrajit Bajaj,
- Abstract要約: 連続状態行動空間における強化学習(RL)は、科学計算において依然として困難である。
本稿では,連続時間制御の観点からRLを再構成する新しいフレームワークである差分強化学習(Differential RL)を紹介する。
我々は,局所運動演算子を洗練させる段階的アルゴリズムである微分ポリシー最適化(DPO)を開発した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.2857981869020327
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Reinforcement learning (RL) in continuous state-action spaces remains challenging in scientific computing due to poor sample efficiency and lack of pathwise physical consistency. We introduce Differential Reinforcement Learning (Differential RL), a novel framework that reformulates RL from a continuous-time control perspective via a differential dual formulation. This induces a Hamiltonian structure that embeds physics priors and ensures consistent trajectories without requiring explicit constraints. To implement Differential RL, we develop Differential Policy Optimization (DPO), a pointwise, stage-wise algorithm that refines local movement operators along the trajectory for improved sample efficiency and dynamic alignment. We establish pointwise convergence guarantees, a property not available in standard RL, and derive a competitive theoretical regret bound of $O(K^{5/6})$. Empirically, DPO outperforms standard RL baselines on representative scientific computing tasks, including surface modeling, grid control, and molecular dynamics, under low-data and physics-constrained conditions.
- Abstract(参考訳): 連続的な状態-作用空間における強化学習(RL)は、サンプル効率の低さと経路的に物理的整合性の欠如により、科学計算において依然として困難である。
差分強化学習(differential Reinforcement Learning, 差分RL)は, 連続時間制御の観点からRLを微分双対定式化(differential dual formulation)により再構成する新しいフレームワークである。
これによりハミルトニアン構造が導き出され、物理の先行を埋め込んで、明示的な制約を伴わずに一貫した軌道を確保できる。
差分ポリシー最適化(DPO)は,軌道に沿った局所運動演算子を改良し,サンプル効率と動的アライメントを改善する。
我々は、標準 RL で利用できない性質である点収束保証を確立し、$O(K^{5/6})$の競合理論的後悔境界を導出する。
経験的に、DPOは、低データおよび物理制約条件下で、表面モデリング、グリッド制御、分子動力学を含む代表的な科学計算タスクの標準RLベースラインより優れている。
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