Spinning Up: ключевые статьи по глубокому RL
Список OpenAI из 105 статей по глубокому обучению с подкреплением в 13 разделах — с переводом и короткими пояснениями, что предложила каждая работа и какие из них важны для курса о LLM.
Как устроен перевод
Заголовок раздела «Как устроен перевод»Названия статей оставлены в оригинале: под этими названиями их ищут в Google Scholar и arXiv. Ссылки ведут туда же, куда в оригинале. Колонка «Алгоритм или вклад» — перевод пометок OpenAI. Колонка «Пояснение» добавлена переводчиком: одной-двумя фразами, что предложила работа и где она встречается в нашем курсе. Нумерация сквозная, как на сайте Spinning Up.
Если читать только десять
Заголовок раздела «Если читать только десять»Для курса о LLM важнее всего работы, на которых стоят PPO, RLHF и GRPO, и несколько статей о том, как честно ставить эксперименты:
| № | Статья | Почему именно она |
|---|---|---|
| 100 | Sutton et al, 2000 — теорема о градиенте политики | Фундамент всей ветви policy gradient, к которой относятся PPO и GRPO |
| 8 | Schulman et al, 2015 — TRPO | Идея «не уходить от старой политики дальше заданного KL»; её упрощение — PPO |
| 9 | Schulman et al, 2015 — GAE | Как оценивать преимущество; именно так считают в PPO для RLHF |
| 10 | Schulman et al, 2017 — PPO | Алгоритм RLHF в InstructGPT и ChatGPT; урок 6.3.2 |
| 82 | Christiano et al, 2017 — RL по предпочтениям людей | Прародитель RLHF: модель награды, обученная на попарных сравнениях |
| 81 | Amodei et al, 2016 — конкретные проблемы безопасности ИИ | Взлом награды и другие проблемы, которые позже всплыли в RLHF |
| 1 | Mnih et al, 2013 — DQN | Первое «глубокое» RL; буфер воспроизведения и целевая сеть; урок 6.0.2 |
| 66 | Silver et al, 2017 — AlphaZero | Самоигра и поиск по дереву; к ней отсылают работы о вычислениях во время ответа (урок 6.4.4) |
| 95 | Henderson et al, 2017 — Deep RL that Matters | Почему результаты RL так шатки: сиды, реализации, гиперпараметры |
| 97 | Ilyas et al, 2018 — правда ли PPO это градиент политики | Как реальный код PPO расходится с теорией; полезно перед отладкой своего RL |
Ключевые статьи по глубокому RL
Заголовок раздела «Ключевые статьи по глубокому RL»Ниже — список статей по глубокому RL, которые стоит прочитать. Он очень далёк от полноты, но должен стать полезной отправной точкой для того, кто хочет заниматься исследованиями в этой области.
1. RL без модели (model-free)
Заголовок раздела «1. RL без модели (model-free)»a. Глубокое Q-обучение
Заголовок раздела «a. Глубокое Q-обучение»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 1 | Playing Atari with Deep Reinforcement Learning, Mnih et al, 2013 | Алгоритм: DQN | Q-обучение с нейросетью, которая играет в Atari по пикселям экрана. Ключевой приём — буфер воспроизведениябуфер воспроизведения (replay buffer)EN experience replay bufferХранилище прошлых переходов (s, a, r, s′), из которого сэмплируют случайные мини-батчи.. Разобрано в уроке 6.0.2 |
| 2 | Deep Recurrent Q-Learning for Partially Observable MDPs, Hausknecht and Stone, 2015 | Алгоритм: Deep Recurrent Q-Learning | В DQN добавлен рекуррентный слой (LSTM), чтобы агент помнил прошлое, когда один кадр не показывает всего состояния |
| 3 | Dueling Network Architectures for Deep Reinforcement Learning, Wang et al, 2015 | Алгоритм: Dueling DQN | Сеть с двумя «головами»: ценность состояния и преимущество ; из них собирается |
| 4 | Deep Reinforcement Learning with Double Q-learning, Hasselt et al 2015 | Алгоритм: Double DQN | Борьба с завышением Q-значений: действие в цели выбирает одна сеть, а оценивает другая |
| 5 | Prioritized Experience Replay, Schaul et al, 2015 | Алгоритм: Prioritized Experience Replay (PER) | Из буфера чаще берут переходы, на которых сеть ошибается сильнее всего (большая TD-ошибка) |
| 6 | Rainbow: Combining Improvements in Deep Reinforcement Learning, Hessel et al, 2017 | Алгоритм: Rainbow DQN | Шесть улучшений DQN в одном агенте и проверка, какое из них сколько даёт |
b. Градиенты политики
Заголовок раздела «b. Градиенты политики»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 7 | Asynchronous Methods for Deep Reinforcement Learning, Mnih et al, 2016 | Алгоритм: A3C | Асинхронный актор-критикактор-критик (actor-critic)EN actor-criticДве сети — актор (политика) и критик (оценка V); критик даёт актору оценку преимущества.: много параллельных копий агента собирают опыт без буфера воспроизведения |
| 8 | Trust Region Policy Optimization, Schulman et al, 2015 | Алгоритм: TRPO | Самый большой шаг улучшения политики при ограничении на KL-дивергенцию между новой и старой политикой. Подробно — на странице TRPO, DDPG, TD3, SAC |
| 9 | High-Dimensional Continuous Control Using Generalized Advantage Estimation, Schulman et al, 2015 | Алгоритм: GAE | Обобщённая оценка преимуществаобобщённая оценка преимущества (GAE)EN generalized advantage estimation (GAE)Schulman и др., 2015. Смешивает оценки преимущества разной длины с коэффициентом λ.: взвешенная сумма TD-ошибок с параметром балансирует смещение и разброс. Урок 6.0.3 |
| 10 | Proximal Policy Optimization Algorithms, Schulman et al, 2017 | Алгоритм: PPO-Clip, PPO-Penalty | Упрощение TRPO: обрезка (clip) отношения вероятностей вместо жёсткого ограничения. Основа RLHF. Перевод описания — VPG и PPO |
| 11 | Emergence of Locomotion Behaviours in Rich Environments, Heess et al, 2017 | Алгоритм: PPO-Penalty | Распределённый PPO в сложных средах: бег, прыжки, перелезание через препятствия возникают из простой награды «двигайся вперёд» |
| 12 | Scalable trust-region method for deep reinforcement learning using Kronecker-factored approximation, Wu et al, 2017 | Алгоритм: ACKTR | Натуральный градиент для актор-критика с дешёвой аппроксимацией матрицы кривизны (K-FAC) |
| 13 | Sample Efficient Actor-Critic with Experience Replay, Wang et al, 2016 | Алгоритм: ACER | Актор-критик, который учится и на старом опыте из буфера; поправки на то, что опыт собран другой политикой |
| 14 | Soft Actor-Critic: Off-Policy Maximum Entropy Deep Reinforcement Learning with a Stochastic Actor, Haarnoja et al, 2018 | Алгоритм: SAC | Off-policy актор-критик с бонусом за энтропиюэнтропия (информационная)EN (Shannon) entropyH(p) = −Σ p log p — среднее «удивление», мера неопределённости распределения. Максимальна у равномерного распределения. политики. Подробно — на странице TRPO, DDPG, TD3, SAC |
c. Детерминированные градиенты политики
Заголовок раздела «c. Детерминированные градиенты политики»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 15 | Deterministic Policy Gradient Algorithms, Silver et al, 2014 | Алгоритм: DPG | Теорема о градиенте для детерминированной политики : градиент идёт через |
| 16 | Continuous Control With Deep Reinforcement Learning, Lillicrap et al, 2015 | Алгоритм: DDPG | DPG плюс приёмы DQN (буфер, целевые сети) — «глубокое Q-обучение для непрерывных действий» |
| 17 | Addressing Function Approximation Error in Actor-Critic Methods, Fujimoto et al, 2018 | Алгоритм: TD3 | Три приёма против завышения Q в DDPG: два критика, отложенные обновления политики, сглаживание целевого действия |
d. Распределительное RL (distributional RL)
Заголовок раздела «d. Распределительное RL (distributional RL)»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 18 | A Distributional Perspective on Reinforcement Learning, Bellemare et al, 2017 | Алгоритм: C51 | Учим не среднюю отдачу, а всё её распределение — гистограмму на 51 фиксированном значении |
| 19 | Distributional Reinforcement Learning with Quantile Regression, Dabney et al, 2017 | Алгоритм: QR-DQN | Распределение отдачи задаётся набором квантилей, которые учатся квантильной регрессией |
| 20 | Implicit Quantile Networks for Distributional Reinforcement Learning, Dabney et al, 2018 | Алгоритм: IQN | Сеть получает уровень квантиля на вход и может выдать любой квантиль распределения |
| 21 | Dopamine: A Research Framework for Deep Reinforcement Learning, Anonymous, 2018 | Вклад: представляет Dopamine — репозиторий кода с реализациями DQN, C51, IQN и Rainbow. Ссылка на код. | Статья была на анонимном рецензировании, поэтому автор «Anonymous»; это библиотека Google |
e. Градиенты политики с базовыми линиями, зависящими от действия
Заголовок раздела «e. Градиенты политики с базовыми линиями, зависящими от действия»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 22 | Q-Prop: Sample-Efficient Policy Gradient with An Off-Policy Critic, Gu et al, 2016 | Алгоритм: Q-Prop | Off-policy критик служит «контрольной переменной», которая уменьшает разброс оценки градиента политики |
| 23 | Action-depedent Control Variates for Policy Optimization via Stein’s Identity, Liu et al, 2017 | Алгоритм: Stein Control Variates | Базовая линия, зависящая не только от состояния, но и от действия, построенная через тождество Стейна |
| 24 | The Mirage of Action-Dependent Baselines in Reinforcement Learning, Tucker et al, 2018 | Вклад: любопытно, что статья критикует и перепроверяет утверждения более ранних работ (включая Q-Prop и Stein control variates) и находит в них важные методологические ошибки | Хороший пример того, как «улучшение» исчезает при аккуратной проверке |
f. Обучение на согласованности пути (path-consistency learning)
Заголовок раздела «f. Обучение на согласованности пути (path-consistency learning)»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 25 | Bridging the Gap Between Value and Policy Based Reinforcement Learning, Nachum et al, 2017 | Алгоритм: PCL | В RL с бонусом за энтропию оптимальные политика и ценность связаны условием «согласованности пути»; его и минимизируют |
| 26 | Trust-PCL: An Off-Policy Trust Region Method for Continuous Control, Nachum et al, 2017 | Алгоритм: Trust-PCL | Метод доверительной области в духе TRPO, но обучающийся на off-policy данных |
g. Другие способы объединить обучение политики и Q-обучение
Заголовок раздела «g. Другие способы объединить обучение политики и Q-обучение»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 27 | Combining Policy Gradient and Q-learning, O’Donoghue et al, 2016 | Алгоритм: PGQL | Из регуляризованного градиента политики можно извлечь Q-значения и доучивать их Q-обучением |
| 28 | The Reactor: A Fast and Sample-Efficient Actor-Critic Agent for Reinforcement Learning, Gruslys et al, 2017 | Алгоритм: Reactor | Актор-критик DeepMind, экономный по данным: off-policy поправки, распределительный критик, приоритеты в буфере |
| 29 | Interpolated Policy Gradient: Merging On-Policy and Off-Policy Gradient Estimation for Deep Reinforcement Learning, Gu et al, 2017 | Алгоритм: IPG | Оценка градиента как смесь on-policy и off-policy слагаемых с настраиваемым весом |
| 30 | Equivalence Between Policy Gradients and Soft Q-Learning, Schulman et al, 2017 | Вклад: обнаруживает теоретическую связь между этими двумя семействами алгоритмов RL | При бонусе за энтропию градиент политики и «мягкое» Q-обучение оказываются одним и тем же |
h. Эволюционные алгоритмы
Заголовок раздела «h. Эволюционные алгоритмы»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 31 | Evolution Strategies as a Scalable Alternative to Reinforcement Learning, Salimans et al, 2017 | Алгоритм: ES | Без обратного распространения: шумим параметры, сдвигаемся туда, где отдача выше. Почти идеально распараллеливается |
2. Исследование среды (exploration)
Заголовок раздела «2. Исследование среды (exploration)»a. Внутренняя мотивация
Заголовок раздела «a. Внутренняя мотивация»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 32 | VIME: Variational Information Maximizing Exploration, Houthooft et al, 2016 | Алгоритм: VIME | Внутренняя награда за то, насколько переход меняет представление агента о динамике среды |
| 33 | Unifying Count-Based Exploration and Intrinsic Motivation, Bellemare et al, 2016 | Алгоритм: CTS-based Pseudocounts | «Псевдосчётчики» посещений, выведенные из модели плотности: чем реже видели состояние, тем больше бонус |
| 34 | Count-Based Exploration with Neural Density Models, Ostrovski et al, 2017 | Алгоритм: PixelCNN-based Pseudocounts | Те же псевдосчётчики, но модель плотности — нейросеть PixelCNN |
| 35 | #Exploration: A Study of Count-Based Exploration for Deep Reinforcement Learning, Tang et al, 2016 | Алгоритм: Hash-based Counts | Состояния хешируются в короткие коды, и посещения считаются по кодам |
| 36 | EX2: Exploration with Exemplar Models for Deep Reinforcement Learning, Fu et al, 2017 | Алгоритм: EX2 | Новизну оценивает классификатор: чем легче отличить состояние от уже виденных, тем оно новее |
| 37 | Curiosity-driven Exploration by Self-supervised Prediction, Pathak et al, 2017 | Алгоритм: Intrinsic Curiosity Module (ICM) | Любопытство = ошибка предсказания следующего состояния в пространстве выученных признаков |
| 38 | Large-Scale Study of Curiosity-Driven Learning, Burda et al, 2018 | Вклад: систематический анализ того, как внутренняя мотивация на основе «удивления» работает в очень разных средах | Агенты, которые учатся вообще без внешней награды, только на любопытстве |
| 39 | Exploration by Random Network Distillation, Burda et al, 2018 | Алгоритм: RND | Бонус = ошибка, с которой сеть предсказывает выход случайной замороженной сети. Простой и сильный метод |
b. RL без учителя (unsupervised RL)
Заголовок раздела «b. RL без учителя (unsupervised RL)»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 40 | Variational Intrinsic Control, Gregor et al, 2016 | Алгоритм: VIC | Агент изобретает навыки так, чтобы по конечному состоянию можно было узнать, какой навык выполнялся |
| 41 | Diversity is All You Need: Learning Skills without a Reward Function, Eysenbach et al, 2018 | Алгоритм: DIAYN | Навыки без награды: дискриминатор угадывает навык по состояниям, а политика старается быть угадываемой и разнообразной |
| 42 | Variational Option Discovery Algorithms, Achiam et al, 2018 | Алгоритм: VALOR | Открытие навыков как вариационный автокодировщик; навык угадывают по всей траектории. Соавтор — автор Spinning Up |
3. Перенос и многозадачное RL
Заголовок раздела «3. Перенос и многозадачное RL»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 43 | Progressive Neural Networks, Rusu et al, 2016 | Алгоритм: Progressive Networks | Для каждой новой задачи добавляется новая «колонна» сети с боковыми связями к старым — старые знания не забываются |
| 44 | Universal Value Function Approximators, Schaul et al, 2015 | Алгоритм: UVFA | Функция ценности, которая зависит ещё и от цели: |
| 45 | Reinforcement Learning with Unsupervised Auxiliary Tasks, Jaderberg et al, 2016 | Алгоритм: UNREAL | A3C плюс вспомогательные задачи без учителя (например, предсказывать награду), которые ускоряют обучение |
| 46 | The Intentional Unintentional Agent: Learning to Solve Many Continuous Control Tasks Simultaneously, Cabi et al, 2017 | Алгоритм: IU Agent | Пока агент решает одну задачу, на том же опыте off-policy учатся политики для многих других задач |
| 47 | PathNet: Evolution Channels Gradient Descent in Super Neural Networks, Fernando et al, 2017 | Алгоритм: PathNet | Эволюция выбирает, через какие модули большой сети пойдёт обучение новой задаче |
| 48 | Mutual Alignment Transfer Learning, Wulfmeier et al, 2017 | Алгоритм: MATL | Перенос из симулятора на реального робота: поведение в симуляции и в реальности подтягивается друг к другу |
| 49 | Learning an Embedding Space for Transferable Robot Skills, Hausman et al, 2018 | — | Навыки робота кодируются в общем латентном пространстве, из которого их можно комбинировать для новых задач |
| 50 | Hindsight Experience Replay, Andrychowicz et al, 2017 | Алгоритм: Hindsight Experience Replay (HER) | Неудачный эпизод переписывается так, будто целью было то, чего агент на самом деле достиг. Спасает при редкой награде |
4. Иерархия
Заголовок раздела «4. Иерархия»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 51 | Strategic Attentive Writer for Learning Macro-Actions, Vezhnevets et al, 2016 | Алгоритм: STRAW | Агент строит план действий на несколько шагов вперёд и решает, когда его пересматривать |
| 52 | FeUdal Networks for Hierarchical Reinforcement Learning, Vezhnevets et al, 2017 | Алгоритм: Feudal Networks | «Менеджер» ставит цели в латентном пространстве, «работник» их выполняет |
| 53 | Data-Efficient Hierarchical Reinforcement Learning, Nachum et al, 2018 | Алгоритм: HIRO | Двухуровневая иерархия, оба уровня учатся off-policy, с поправкой старых целей верхнего уровня |
5. Память
Заголовок раздела «5. Память»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 54 | Model-Free Episodic Control, Blundell et al, 2016 | Алгоритм: MFEC | Эпизодическая память: агент запоминает лучшие отдачи для похожих состояний и быстро ими пользуется |
| 55 | Neural Episodic Control, Pritzel et al, 2017 | Алгоритм: NEC | Та же идея с дифференцируемой памятью «ключ — значение» |
| 56 | Neural Map: Structured Memory for Deep Reinforcement Learning, Parisotto and Salakhutdinov, 2017 | Алгоритм: Neural Map | Двумерная «карта» памяти, в которую агент пишет и из которой читает по мере движения |
| 57 | Unsupervised Predictive Memory in a Goal-Directed Agent, Wayne et al, 2018 | Алгоритм: MERLIN | Память формируется предсказательной моделью без награды, а политика ею пользуется |
| 58 | Relational Recurrent Neural Networks, Santoro et al, 2018 | Алгоритм: RMC | Ячейки памяти общаются друг с другом через self-attention |
6. RL с моделью среды (model-based)
Заголовок раздела «6. RL с моделью среды (model-based)»a. Модель обучается
Заголовок раздела «a. Модель обучается»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 59 | Imagination-Augmented Agents for Deep Reinforcement Learning, Weber et al, 2017 | Алгоритм: I2A | Агент «воображает» возможное будущее с помощью выученной модели и использует эти фантазии как дополнительный вход |
| 60 | Neural Network Dynamics for Model-Based Deep Reinforcement Learning with Model-Free Fine-Tuning, Nagabandi et al, 2017 | Алгоритм: MBMF | Нейросетевая модель динамики и планирование по ней, затем дообучение методом без модели |
| 61 | Model-Based Value Expansion for Efficient Model-Free Reinforcement Learning, Feinberg et al, 2018 | Алгоритм: MVE | Цель для Q-функции считается на несколько шагов вперёд по модели — точнее, чем на один |
| 62 | Sample-Efficient Reinforcement Learning with Stochastic Ensemble Value Expansion, Buckman et al, 2018 | Алгоритм: STEVE | Развитие MVE: ансамбль моделей, горизонты взвешиваются по неопределённости |
| 63 | Model-Ensemble Trust-Region Policy Optimization, Kurutach et al, 2018 | Алгоритм: ME-TRPO | Ансамбль моделей мешает политике «взломать» ошибки одной модели; сама политика учится TRPO на воображаемых данных |
| 64 | Model-Based Reinforcement Learning via Meta-Policy Optimization, Clavera et al, 2018 | Алгоритм: MB-MPO | Мета-обучение политики, которая быстро подстраивается под любую модель из ансамбля |
| 65 | Recurrent World Models Facilitate Policy Evolution, Ha and Schmidhuber, 2018 | — | «Модель мира»: автокодировщик сжимает кадр, рекуррентная сеть предсказывает будущее, маленький контроллер учится эволюцией |
b. Модель дана
Заголовок раздела «b. Модель дана»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 66 | Mastering Chess and Shogi by Self-Play with a General Reinforcement Learning Algorithm, Silver et al, 2017 | Алгоритм: AlphaZero | Самоигра плюс поиск по дереву Монте-Карло (MCTS); правила игры — готовая модель среды |
| 67 | Thinking Fast and Slow with Deep Learning and Tree Search, Anthony et al, 2017 | Алгоритм: ExIt | «Эксперт» (поиск по дереву) учит «ученика» (нейросеть), а ученик ускоряет следующий поиск |
7. Мета-RL
Заголовок раздела «7. Мета-RL»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 68 | RL^2: Fast Reinforcement Learning via Slow Reinforcement Learning, Duan et al, 2016 | Алгоритм: RL² | Рекуррентная сеть, обученная «медленным» RL на многих задачах, сама становится быстрым RL-алгоритмом внутри эпизода |
| 69 | Learning to Reinforcement Learn, Wang et al, 2016 | — | Та же идея у DeepMind. По духу похоже на обучение в контексте (in-context learning) у LLM: «алгоритм» живёт в активациях, а не в весах |
| 70 | Model-Agnostic Meta-Learning for Fast Adaptation of Deep Networks, Finn et al, 2017 | Алгоритм: MAML | Ищем такие начальные веса, из которых пара шагов градиента даёт хорошую модель для новой задачи |
| 71 | A Simple Neural Attentive Meta-Learner, Mishra et al, 2018 | Алгоритм: SNAIL | Мета-обучение на временных свёртках и механизме внимания |
8. Масштабирование RL
Заголовок раздела «8. Масштабирование RL»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 72 | Accelerated Methods for Deep Reinforcement Learning, Stooke and Abbeel, 2018 | Вклад: систематический анализ распараллеливания в глубоком RL для разных алгоритмов | Как загрузить много CPU и GPU, не ломая обучение |
| 73 | IMPALA: Scalable Distributed Deep-RL with Importance Weighted Actor-Learner Architectures, Espeholt et al, 2018 | Алгоритм: IMPALA | Много акторов собирают опыт, один обучатель учится; поправка V-trace компенсирует то, что акторы отстают от политики |
| 74 | Distributed Prioritized Experience Replay, Horgan et al, 2018 | Алгоритм: Ape-X | Распределённый буфер воспроизведения с приоритетами и сотнями акторов |
| 75 | Recurrent Experience Replay in Distributed Reinforcement Learning, Anonymous, 2018 | Алгоритм: R2D2 | Рекуррентный DQN в распределённой схеме Ape-X; как хранить и «разогревать» скрытое состояние в буфере |
| 76 | RLlib: Abstractions for Distributed Reinforcement Learning, Liang et al, 2017 | Вклад: масштабируемая библиотека реализаций алгоритмов RL. Ссылка на документацию. | Часть Ray; по устройству близка к тому, как сегодня строят распределённый RL для LLM (асинхронные акторы и обучатели) |
9. RL в реальном мире
Заголовок раздела «9. RL в реальном мире»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 77 | Benchmarking Reinforcement Learning Algorithms on Real-World Robots, Mahmood et al, 2018 | — | Сравнение популярных алгоритмов на настоящих роботах, а не в симуляции |
| 78 | Learning Dexterous In-Hand Manipulation, OpenAI, 2018 | — | Роборука вращает кубик в пальцах; обучение целиком в симуляции со случайными физическими параметрами, перенос на реальную руку |
| 79 | QT-Opt: Scalable Deep Reinforcement Learning for Vision-Based Robotic Manipulation, Kalashnikov et al, 2018 | Алгоритм: QT-Opt | Q-обучение для захвата предметов роботами по изображению с камеры, на большом объёме реальных попыток |
| 80 | Horizon: Facebook’s Open Source Applied Reinforcement Learning Platform, Gauci et al, 2018 | — | Платформа прикладного RL в продакшене (рекомендации, уведомления) |
10. Безопасность
Заголовок раздела «10. Безопасность»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 81 | Concrete Problems in AI Safety, Amodei et al, 2016 | Вклад: вводит классификацию проблем безопасности, которая служит важной отправной точкой для будущих исследований. Их нужно решить! | Побочные эффекты, взлом награды, масштабируемый надзор, безопасное исследование, сдвиг распределения. Взлом наградывзлом награды (reward hacking)EN reward hackingПолитика находит способ получить высокую награду, не делая того, что задумали люди. — тема урока 6.3.2 |
| 82 | Deep Reinforcement Learning From Human Preferences, Christiano et al, 2017 | Алгоритм: LFP | Человек сравнивает пары коротких видео, по сравнениям учится модель награды, по ней — политика. Это схема RLHFобучение с подкреплением на основе отзывов людей (RLHF)EN reinforcement learning from human feedback (RLHF); урок 6.3.2 |
| 83 | Constrained Policy Optimization, Achiam et al, 2017 | Алгоритм: CPO | Развитие TRPO для задач с ограничениями: улучшать награду, не нарушая лимит на «стоимость» (например, опасные действия) |
| 84 | Safe Exploration in Continuous Action Spaces, Dalal et al, 2018 | Алгоритм: DDPG+Safety Layer | Дополнительный слой поправляет действие DDPG так, чтобы оно не нарушало ограничений |
| 85 | Trial without Error: Towards Safe Reinforcement Learning via Human Intervention, Saunders et al, 2017 | Алгоритм: HIRL | Человек блокирует катастрофические действия, затем его заменяет обученный на этих решениях классификатор |
| 86 | Leave No Trace: Learning to Reset for Safe and Autonomous Reinforcement Learning, Eysenbach et al, 2017 | Алгоритм: Leave No Trace | Вместе с основной политикой учится политика «возврата в начало»; действия, после которых вернуться нельзя, прерываются |
11. Обучение имитацией и обратное RL
Заголовок раздела «11. Обучение имитацией и обратное RL»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 87 | Modeling Purposeful Adaptive Behavior with the Principle of Maximum Causal Entropy, Ziebart 2010 | Вклад: чёткая формулировка обратного RL с максимальной энтропией | Обратное RL восстанавливает награду по демонстрациям эксперта |
| 88 | Guided Cost Learning: Deep Inverse Optimal Control via Policy Optimization, Finn et al, 2016 | Алгоритм: GCL | Нейросетевая функция стоимости учится по демонстрациям одновременно с политикой |
| 89 | Generative Adversarial Imitation Learning, Ho and Ermon, 2016 | Алгоритм: GAIL | Имитация как в GAN: дискриминатор отличает действия эксперта от действий агента, агент старается его обмануть |
| 90 | DeepMimic: Example-Guided Deep Reinforcement Learning of Physics-Based Character Skills, Peng et al, 2018 | Алгоритм: DeepMimic | Физически моделируемые персонажи учатся повторять движения из записей motion capture |
| 91 | Variational Discriminator Bottleneck: Improving Imitation Learning, Inverse RL, and GANs by Constraining Information Flow, Peng et al, 2018 | Алгоритм: VAIL | Информационное «узкое горлышко» в дискриминаторе стабилизирует GAIL и GAN |
| 92 | One-Shot High-Fidelity Imitation: Training Large-Scale Deep Nets with RL, Le Paine et al, 2018 | Алгоритм: MetaMimic | Точное повторение действия по одной демонстрации большой сетью, обученной RL |
12. Воспроизводимость, анализ и критика
Заголовок раздела «12. Воспроизводимость, анализ и критика»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 93 | Benchmarking Deep Reinforcement Learning for Continuous Control, Duan et al, 2016 | Вклад: rllab | Набор задач и реализаций для честного сравнения алгоритмов; VPG в нём — эталон для сравнения |
| 94 | Reproducibility of Benchmarked Deep Reinforcement Learning Tasks for Continuous Control, Islam et al, 2017 | — | Результаты сильно зависят от гиперпараметров и случайных сидов |
| 95 | Deep Reinforcement Learning that Matters, Henderson et al, 2017 | — | Одна и та же идея даёт разные числа в разных реализациях и на разных сидах; как отчитываться честно |
| 96 | Where Did My Optimum Go?: An Empirical Analysis of Gradient Descent Optimization in Policy Gradient Methods, Henderson et al, 2018 | — | Как выбор оптимизатора и его настроек влияет на методы градиента политики |
| 97 | Are Deep Policy Gradient Algorithms Truly Policy Gradient Algorithms?, Ilyas et al, 2018 | — | Проверка на практике: оценки градиента и ценности в реальных PPO и TRPO заметно расходятся с тем, что предполагает теория |
| 98 | Simple Random Search Provides a Competitive Approach to Reinforcement Learning, Mania et al, 2018 | — | Простой случайный поиск по линейным политикам конкурирует с глубоким RL на задачах MuJoCo |
| 99 | Benchmarking Model-Based Reinforcement Learning, Wang et al, 2019 | — | Общий бенчмарк методов с моделью среды |
13. Бонус: классические статьи по теории RL и обзоры
Заголовок раздела «13. Бонус: классические статьи по теории RL и обзоры»| № | Статья | Алгоритм или вклад | Пояснение |
|---|---|---|---|
| 100 | Policy Gradient Methods for Reinforcement Learning with Function Approximation, Sutton et al, 2000 | Вклад: сформулирована теорема о градиенте политики и показана сходимость алгоритма градиента политики для произвольных классов политик | Отсюда формула , выведенная в части 3 |
| 101 | An Analysis of Temporal-Difference Learning with Function Approximation, Tsitsiklis and Van Roy, 1997 | Вклад: набор результатов о сходимости и контрпримеров для методов обучения ценности в RL | Когда TD-обучение с аппроксимацией сходится, а когда расходится |
| 102 | Reinforcement Learning of Motor Skills with Policy Gradients, Peters and Schaal, 2008 | Вклад: подробный обзор методов градиента политики того времени; многие описания до сих пор годятся для методов глубокого RL | Хороший обзор «до глубокого обучения» |
| 103 | Approximately Optimal Approximate Reinforcement Learning, Kakade and Langford, 2002 | Вклад: ранние корни теории монотонного улучшения, которая позже дала теоретическое обоснование TRPO и других алгоритмов | Откуда взялась идея «маленький шаг гарантированно не ухудшит политику» |
| 104 | A Natural Policy Gradient, Kakade, 2002 | Вклад: принесла в RL натуральные градиенты, что позже привело к TRPO, ACKTR и ряду других методов глубокого RL | Шаг измеряется не в параметрах, а в изменении распределения — та же идея, что в TRPO |
| 105 | Algorithms for Reinforcement Learning, Szepesvari, 2009 | Вклад: непревзойдённый справочник по RL до эпохи глубокого RL, с основами и теорией | Короткая строгая книга; читать после Саттона и Барто |
Что читать дальше
Заголовок раздела «Что читать дальше»- Описания алгоритмов из Spinning Up: VPG и PPO, TRPO, DDPG, TD3, SAC.
- Совет из эссе: читайте статьи, но реализуйте алгоритмы сами — как стать исследователем и упражнения.