連続時間オフライン強化学習のための作用素モデル
Operator Models for Continuous-Time Offline Reinforcement Learning
連続時間の制御拡散過程を再生核ヒルベルト空間で学習し、作用素論に基づく動的計画法でオフライン強化学習の価値関数の大域的収束と有限サンプル保証を与えた論文。
著者: Nicolas Hoischen, Petar Bevanda, Max Beier, Stefan Sosnowski, Boris Houska, Sandra Hirche
分類: stat.ML, cs.LG, eess.SY, math.OC
原文アブストラクト
Continuous-time stochastic processes underlie many natural and engineered systems. In healthcare, autonomous driving, and industrial control, direct interaction with the environment is often unsafe or impractical, motivating offline reinforcement learning from historical data. However, there is limited statistical understanding of the approximation errors inherent in learning policies from offline datasets. We address this by linking reinforcement learning to the Hamilton-Jacobi-Bellman equation and proposing an operator-theoretic algorithm based on a simple dynamic programming recursion. Specifically, we represent our world model in terms of the infinitesimal generator of controlled diffusion processes learned in a reproducing kernel Hilbert space. By integrating statistical learning methods and operator theory, we establish global convergence of the value function and derive finite-sample guarantees with bounds tied to system properties such as smoothness and stability. Our theoretical and numerical results indicate that operator-based approaches may hold promise in solving offline reinforcement learning using continuous-time optimal control.
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