論文の概要: Physics-Informed Causal MDPs for Sequential Constraint Repair in Engineering Simulation Pipelines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.17910v1
- Date: Mon, 20 Apr 2026 07:40:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-21 21:52:52.750658
- Title: Physics-Informed Causal MDPs for Sequential Constraint Repair in Engineering Simulation Pipelines
- Title（参考訳）: 工学シミュレーションパイプラインにおける逐次拘束修復のための物理インフォームドカソーサルMDP
- Authors: Chuhan Qiao,
- Abstract要約: 本稿では,制約依存が層状DAGを形成するCMDPのためのフレームワークであるPI-CMDPを紹介する。
工学シミュレーションパイプラインにおける制約修復におけるPI-CMDPのインスタンス化を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Off-policy learning in constrained MDPs with large binary state spaces faces a fundamental tension: causal identification of transition dynamics requires structural assumptions, while sample-efficient policy learning requires state-space compression. We introduce PI-CMDP, a framework for CMDPs whose constraint dependencies form a layered DAG under a Lifecycle Ordering Assumption (LOA). We propose an Identify-Compress-Estimate pipeline: (i) Identify: LOA enables backdoor identification of causal edge weights for cross-layer pairs, with formal partial-identification bounds when LOA is violated; (ii) Compress: a Markov abstraction compresses state cardinality from 2^(WL) to (W+1)^L under layer-priority regularity and exchangeability; and (iii) Estimate: a physics-guided doubly-robust estimator remains unbiased and reduces the variance constant when the physics prior outperforms a learned model. We instantiate PI-CMDP on constraint repair in engineering simulation pipelines. On the TPS benchmark (4,206 episodes), PI-CMDP achieves 76.2% repair success rate with only 300 training episodes versus 70.8% for the strongest baseline (+5.4 pp), narrowing to +2.8 pp (83.4% vs. 80.6%) in the full-data regime, while substantially reducing cascade failure rates. All improvements are consistent across 5 independent seeds (paired t-test p < 0.02).
- Abstract（参考訳）: 遷移力学の因果的同定には構造的仮定が必要であるが、サンプル効率の良い政策学習には状態空間の圧縮が必要である。
PI-CMDP(PI-CMDP)は,LCA(Lifecycle Ordering Assumption)の下で,制約依存が層状DAGを形成するCMDPのためのフレームワークである。
Identify-Compress-Estimate Pipelineを提案する。
一 LOAは、LOAに違反したときの正式な部分的識別境界を有するクロスレイヤー対の因果エッジ重量のバックドア識別を可能にする。
(ii)圧縮:マルコフ抽象は2^(WL)から(W+1)^Lまでの状態濃度を層優先規則性と交換性の下で圧縮する。
三 物理誘導二重燃焼推定器は、物理が学習モデルを上回る場合、偏差定数を減少させる。
工学シミュレーションパイプラインにおける制約修復におけるPI-CMDPのインスタンス化を行う。
TPSベンチマーク(4,206話)では、PI-CMDPは300回のトレーニングで76.2%の修復成功率を達成し、最強のベースライン(+5.4pp)では70.8%、フルデータ体制では+2.8pp(83.4%対80.6%)まで絞り込んだ。
すべての改良は5つの独立した種子(p < 0.02)で一致している。
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