論文の概要: Improving Generalization and Robustness in Offline Reinforcement Learning via Boundary-Aware Data Augmentation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.20300v1
- Date: Sat, 22 Aug 2026 10:52:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-21 16:32:15.688579
- Title: Improving Generalization and Robustness in Offline Reinforcement Learning via Boundary-Aware Data Augmentation
- Title(参考訳): 境界認識データ拡張によるオフライン強化学習における一般化とロバスト性の向上
- Abstract要約: 現在のオフライン強化学習(ORL)アルゴリズムは、トレーニングデータセットに過度に適合し、実際の環境にデプロイする際の分散の一般化とロバスト性のパフォーマンスが低い傾向にある。
本稿では,近隣の状態を有効活用して境界を構築する手法として,bfB$oundary-$bfA$ware $bfD$ata $bfA$ugmentation (BADA)を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.646713951724011
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Current offline reinforcement learning (ORL) algorithms tend to overfit the training dataset and exhibit poor in-distribution generalization and robustness performance when deployed to real environments, thus compromising their effectiveness. Existing methods typically enhance in-distribution generalization and robustness by leveraging regularization techniques widely used in computer vision. However, due to the high sensitivity of low-level physical signals to distributional shifts, these methods still suffer from notable limitations in in-distribution generalization and robustness, making it difficult to achieve stable performance in complex environments. To address this issue, we theoretically analyze the error bounds of the behavior policy and action-value function trained with random episode interpolation, revealing that the error scales positively correlated with the distance between states. Based on this insight, we propose a method called $\bf{B}$oundary-$\bf{A}$ware $\bf{D}$ata $\bf{A}$ugmentation (BADA), which leverages neighboring states to construct interpolation boundaries, enabling the generation of synthetic data that more faithfully preserves the original data distribution. We first conduct qualitative studies in a toy environment, showing that BADA generates mixed samples that preserve desirable policy smoothness while accurately reconstructing multimodal value distributions. Extensive experiments on limited offline datasets further demonstrate that BADA attains state-of-the-art performance across diverse benchmarks.
- Abstract(参考訳): 現在のオフライン強化学習(ORL)アルゴリズムは、トレーニングデータセットに過度に適合し、実際の環境にデプロイする際の分布内一般化とロバスト性性能が劣る傾向にある。
既存の手法は、コンピュータビジョンで広く使われている正規化技術を活用することにより、分散の一般化と堅牢性を高めるのが一般的である。
しかし、分布シフトに対する低レベルの物理信号の感度が高いため、これらの手法は、分布内一般化とロバスト性において顕著な制限を被っており、複雑な環境で安定した性能を達成することは困難である。
この問題を解決するために,ランダムなエピソード補間によって訓練された行動ポリシーと行動値関数の誤差境界を理論的に解析し,その誤差が状態間の距離と正の相関関係があることを明らかにする。
この知見に基づいて、近隣の状態を利用して補間境界を構築し、元のデータ分布をより忠実に保存する合成データの生成を可能にする、$\bf{B}$oundary-$\bf{A}$ware $\bf{D}$ata $\bf{A}$ugmentation (BADA) という手法を提案する。
まず,マルチモーダルな値分布を正確に再構成しながら,適切な政策平滑性を維持する混合試料をBADAが生成することを示す。
限定的なオフラインデータセットに関する大規模な実験により、BADAはさまざまなベンチマークで最先端のパフォーマンスを実現している。
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