[Gemini 3.1 Pro],稍改动.
Lec17 Offline RL
- 核心挑战:Distributional shift (分布偏移)。在离线数据集中,对于没有见过的动作(OOD actions),Q 网络的估计会有很大的方差(通常会高估),导致策略走向未知的危险区域。
- 解决思路:Policy constraints (策略约束)。让策略尽量靠近数据集中的行为,或者让 Q 函数对未知动作保持悲观(Pessimism)。constraints 有:
- 显式约束:
- [算法]+BC: 如 TD3+BC, SAC+BC。这要求严格使用离线数据集中的 input.
- BRAC: 加入 KL 或 MMD.
- BCQ: 用 VAE 拟合动作分布从而防止 OOD 动作.
- 隐式约束: Offline.
- AWR: 放弃 PG,改为加权 BC,优势大的样本权重高.
- IQL: 在 dataset 中拟合高 expectile 的 V(s). 指导 Q 的学习然后指导 actor 的学习.
Lec18 Offline RL Algorithms
- CQL (Conservative Q-learning):在 Q 网络的 loss 中加入正则项,强行压低所有动作的 Q 值,同时抬高数据集中动作的 Q 值,从而实现悲观估计。
- Offline-to-online:先离线预训练,再在线微调。难点在于刚开始在线训练时 Q 值会急剧下降。现代方法常结合 Diffusion 模型(如 IDQL, FQL)来缓解。
- e.g. 离线 IQL,在线 SAC.
- 由于切换到在线容易 OOD 而高估优势,我们离散改为先 BC Diffusion Policy 同时用 IQL 训练 Q. 切换到在线时,obs -> [RL] -> 噪声 -> [Diffusion 🧊] -> 动作 -> 奖励,以此更新 RL.
Lec19 Exploration
- 探索与利用的困境:如何发现那些需要一长串动作才能获得奖励的策略(如蒙特祖玛的复仇)?
- 乐观探索 (Optimistic exploration):对未知的状态给予额外的“探索奖励”(exploration bonus)。
- 伪计数 (Pseudo-counts):在高维连续状态下,我们很难精确计数。可以通过拟合生成模型来估计状态的新颖度。
- RND (Random Network Distillation):用一个固定的随机网络作为目标,训练另一个网络去预测它的输出。预测误差越大的状态,说明越新颖(novelty 高),给予更高的探索奖励。
Lec20 RL Theory
- 理论的目的:在强假设下理解算法误差是如何随参数变化的(比如误差随 horizon 增加而放大)。
- Value Iteration 收敛性:贝尔曼最优算子是压缩映射,因此能保证收敛。
- Fitted Q-iteration 分析:误差来源于两部分:采样误差(Sampling error,数据有限)和近似误差(Approximation error,神经网络表达能力有限)。误差会随着 horizon 的增加而累积(compounds)。
Lec21 & 22 Midterm Review
- 这两节课复习了前期的核心内容,包括:Imitation Learning (DAgger 解决分布偏移), Policy Gradient (PPO, TRPO), Actor-Critic (GAE 降低方差), Q-learning (DQN, Double Q), Variational Inference (控制作为推断, SAC), 以及 Model-based RL (处理模型不确定性)。
Lec23 Exploration and Skill Learning
- 无监督学习行为:如果没有奖励函数,我们能否让智能体自己学会各种多样的技能(skills)?
- DIAYN (Diversity is All You Need):最大化状态和技能 之间的互信息(Mutual Information)。直观上,不同的技能应该访问状态空间中不同的区域,且能通过状态轻易分辨出当前在执行哪个技能。
- 目标达成 (Goal reaching):也可以看作是最大化互信息的过程(如 Skew-Fit 算法)。
Lec24 Multi-Task and Hierarchical RL
- 多任务 RL:像大模型一样,同时学习多个任务(如不同的目标、指令),可以加速学习并提升泛化能力。
- 目标条件 RL (Goal-conditioned RL):将目标 作为状态的一部分输入。
- HER (Hindsight Experience Replay):事后经验回放。如果没达到原定目标,就把实际到达的状态“重新标记”(relabel)为目标,这样失败的轨迹也能提供正向奖励!
- Successor Representations (后继表示):分离环境动态(状态转移)和奖励函数。如果奖励改变了,不需要重新学习环境动态。
- 分层 RL (Hierarchical RL):上层策略(High-level)输出目标或技能,下层策略(Low-level)执行具体动作。Meta-learning(如用 RNN 隐藏状态作为 context)也是一种强大的多任务/少样本学习方法。