Sistemi Intelligenti Reinforcement Learning: Evaluative Feedback

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1 Sstem Intellgent Renfocement Leanng: Evaluatve Feedbac Albeto Boghese Unvestà degl Stud d Mlano Laboatoo d Sstem Intellgent Applcat (AIS-Lab Dpatmento d Scenze dell Infomazone boghese@ds.unm.t /9 boghese\ Rassunto Evaluatve feedbac ed esploazone. La Value functon. La functon. Poblem non stazona. /9 boghese\

2 Tas, obbettvo dell agente. Il nosto famewo Defne la poltca ottma pe l agente: poblema d contollo (ngegnee poblema d agonamento, plannng (AI, nfomatco 3/9 boghese\ Gl atto del RL Polcy. Descve l azone scelta dall agente: mappng ta stato (nput dall ambente e azon. Funzone d contollo. Le polcy possono avee una componente stocastca. Vene utlzzato un modello adeguato del compotamento dell agente (e.g. tabella, funzone contnua paametca. Rewad functon. Rcompensa mmedata. Assocata all azone ntapesa n un ceto stato. Può essee data al aggungmento d un goal (esempo: successo / fallmento. E uno scalae. Rnfozo pmao. Value functon. Cost-to-go. Rcompensa a lungo temne. Somma de ewad: cost assocat alle azon scelte stante pe stante costo assocato allo stato fnale. Ozzonte tempoale ampo. Rnfozo secondao. Envonment. Fonsce la ewad functon, fonsce l nput n base al quale l agente aggona lo stato. Reagsce agl output dell agente. 4/9 boghese\

3 Meccansmo d appendmento nel RL Cclo dell agente (le te fas sono sequenzal: Implemento una polcy Aggono la Value functon 3 Aggono la polcy. 5/9 boghese\ Caattestche del RL on ho nfomazone su quale sa l azone mgloe. Ho una valutazone UALITATIVA sulla bontà dell azone (evaluatve feedbac. on so se ce ne sono d mglo o d peggo. Inzamo con un settng non assocatvo.. Alcun benchmas e poblem test sul RL: 6/9 boghese\ 3

4 Il poblema del n-amed bandt Stuazone nzale costante. Scelta ta n azon. La chesta d sceglee vene petuta pù volte nel tempo. La compensa è stocastca (e.g. slot machne. Obbettvo: vene massmzzata la compensa a lungo temne. Soluzone possble: selezonae l azone che fonsce la massma compensa a lungo temne. Come? 7/9 boghese\ Come massmzzae la compensa Consento all agente d avee memoa. Memozzo l valoe assocato alle dvese azon. Posso ad un ceto punto sceglee SEMPRE l azone che m ha dato la RICOMPESA MAGGIORE. GREEDY ACTIO (Geedy Goloso. EXPLOITIG KOWLEDGE. Peché dovemmo sceglee un azone che non appae la mgloe (O GREEDY? 8/9 boghese\ 4

5 Exploaton Pechè esploamo soluzon dvese. La compensa non è detemnstca. Potemmo ottenee d pù con alte azon. uello che conta non è la compensa stantanea ma la somma delle compense ottenute. Occoe qund mantenee un stnto ad esploae azon dvese. Il blancamento d exploaton e d explotaton è un compto complesso. 9/9 boghese\ Rassunto Evaluatve feedbac ed esploazone. La Value functon. La functon. Poblem non stazona. 0/9 boghese\ 5

6 La Value Functon e la scelta delle azon Posso selezonae n-azon: a a.a n. Cascuna d queste azon ha un suo valoe: *(a long-tme ewad. (a è la funzone valoe. Cascuna d questa azon ha anche una stma del suo valoe a lungo temne (VALUE: (a. Supponamo questa stma funzone del tempo: t (a -> *(a Voglo sceglee a che massmzza:(a. In caso d explotaton d a, posso stmae l value all stante t, come:... t t ( a t Dove j è l ewad pe avee scelto a all stante j. /9 boghese\ Caattestche della Value Functon Value functon calcolata come meda: t (a -> * (a pe -> t (a 0 0. essuna stma dsponble. Pma possbltà d selezone dell azone che dà all stante t, la massma VALUE FUCTIO stmata: * * a : ( max{ ( a} : t (a > t (a j j. t a t a Così vene EXPLOITED la conoscenza accumulata, è una poltca GREEDY. on vengono esploate soluzon altenatve. Come s può fomalzzae un altenatva? /9 boghese\ 6

7 Explotaton and Exploaton Suppongo che con pobabltà, ε, vene scelta un azone dvesa. uesta azone vene scelta con pobabltà unfome ta le n possbl azon a dsposzone (εgeedy method. t (a -> *(a t -> ea-geady acton selecton. Come funzona? max{ ( a} P ε * * a : ( a a a t * a Unfome sulle alte a t P ε 3/9 boghese\ Esempo: 0-amed testbed n-amed bandt poblem: n 0: a a, a.. a 0. Pe ogn tas, eseguo 000 volte la scelta dell azone: t t, t.. t 000. a a(t, a(t.. a(t 000 (a(t, (a(t.. (a(t 000 (a vene selezonato n modo andom da una dstbuzone Gaussana con meda *(a, dvesa pe le dvese azon, ma costante pe tutto l tas, e vaanza. Msuo pe ogn stante d tempo, t: Il ewad dell azone (n questo caso vene dato un ewad 0 pe ogn azone Calcolo la compensa totale (Value Functon. Valuta la pefomance dopo le 000 gocate d ogn tas. Pe ogn tas vao *(a, estaendolo da una dstbuzone Gaussana con meda 0 e vaanza. 4/9 boghese\ 7

8 Rsultat Meda su 000 tas, cascuno d 000 gocate (azon, plays S potebbe mplementae una polca e-geedy vaable: ε #Plays 5/9 boghese\ Domande Supponamo che la dstbuzone da cu s scegle l valoe medo del ewad abba vaanza nulla. uale metodo funzona meglo: Geedy o ε-geedy? Supponamo che la dstbuzone da cu s scegl l valoe medo del ewad abba vaanza maggoe (e.g. 0. Cosa succede? uale metodo s compoteebbe meglo? In qual alte condzon saebbe utle avee esploazone? 6/9 boghese\ 8

9 t ( a Poblem d memoa... Occoe sceglee un algotmo che calcol t (. con un pccolo caco computazonale e d memoa. Supponamo d Explot l azone a j. Calcolamo ewad al tempo t (pm ewad e l chamamo. concdeà con la meda delle pme compense:... t Sceglendo ancoa a j, ottenamo l seguente valoe d al tempo t: t... 7/9 boghese\ Rassunto Evaluatve feedbac ed esploazone. La Value functon. La functon. Poblem non stazona. 8/9 boghese\ 9

10 0 boghese\ 9/9 Detemnazone cosva d > ( ( (a j 0 on dpende da Dpende da boghese\ 0/9 Ossevazon su Occupazone d memoa mnma: Solo e. B è l numeo d volte n cu è stata scelta a j, non è l tempo t! uesta foma è la base del RL. La sua foma geneale è: ewestmate OldEstmate StepSze [Taget OldEstmate] ewestmate OldEstmate StepSze * Eo. StepSze / [ ] /

11 Pseudo-codce pe l calcolo d. ####### Defnzone delle vaabl: _scelte m; va ; epslon_mn 0.; // epslon dpende dal gado d geedy che voglo dae all agente A {,, m}; // Azon possbl ## Vaabl dell agente _azon {,,...m}// umeo d petzon della stessa azone {,.. m} 0; // Value functon pe ogn azone ## Vaabl dell ambente. Date nella smulazone, msuate nell ambente nella ealtà // Inzalzzo l valoe medo della dstbuzone de ewad (stazona pe ogn azone meanrewad [mean_, mean_,.. mean_m]; ###### Cclo d funzonamento whle (tue { eps andu([0 ]; // Pe poltca epslon-geedy // Explotaton [a_attuale _attuale] SeachMax(; // Se eps < epslon_mn, alloa exploaton f (eps < epslon_mn // Devo tovae un azone dvesa da a_attuale -> a_ef { tovato false; a_ef a_attuale; whle (tovato false { a_attuale andu(a; f (a_attuale! a_ef { tovato tue; _attuale (a_attuale; }}} // Eseguo l azone a_attuale e msuo l ewad _attuale andg[meanrewad(a_attuale, va]; // Update dat pe l azone a_attuale: l numeo d azon ed l value _azon(a_attuale; (a_attuale (a_attuale /[_azon(attuale] * (_attuale (a_attuale; } /9 boghese\ Rassunto Evaluatve feedbac ed esploazone. La Value functon. La functon. Poblem non stazona. /9 boghese\

12 boghese\ 3/9 Caso stazonao [ ]... Ogn nuovo campone vene pesato con / ; Il peso segue un pebole. Peso decescente a nuov campon Cosa succede se l tas è non stazonao? Il peso d cascun campone è pa a /. boghese\ 4/9 Caso non stazonao [ ] [ ] > 0 ( (... ( ( ] ( ( ] ( [ ( ( Suppongo cost 0 0 ( ( 0 0

13 3 boghese\ 5/9 Ossevazon 0 ( ( I ewad non sono pesat tutt allo stesso modo: weghted aveage. Il peso d cascun campone decesce esponenzalmente: Exponental, ecency-weghted aveage. w 0 0 ( ( < w boghese\ 6/9 Somma de pes de ewad è untaa ( ( ( 0 Rscvo consdeando solamente coeffcent. ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( [ ] cvd 0

14 Ossevazon statstche E noto che devono essee soddsfatte le seguent condzon peché una see convega con pobabltà : a 0 0 a < a / a cost soddsfa? soddsfa? 7/9 boghese\ Condzon nzal ( 0 ( Metod ad /, 0 non vene utlzzato se non al pmo passo, vene po sosttuto da. Metod ad costante, 0, conta sempe meno, ma la polazzazone è pemanente ( può essee utlzzato pe fone della conoscenza a-po o pe favoe l esploazone. 8/9 boghese\ 4

15 Rassunto Evaluatve feedbac ed esploazone. La Value functon. La functon. Poblem non stazona. Dezone d mgloamento: selezone d un ceto numeo d azon n un ceto ange d VALUE functon, selezone dell azone con la maggoe ncetezza statstca. 9/9 boghese\ 5

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