勾配ペナルティ付き潜在ダイナミクスによる滑らかでサンプル効率的な夢の学習
Dreaming Smoothly and Sample Efficiently with Gradient Penalized Latent Dynamics
モデルベース強化学習のDreamerV3に、潜在遷移ダイナミクスの局所的な滑らかさを促す勾配ペナルティ正則化を追加し、サンプル効率を向上させた。
著者: Romil V. Sonigra, P. R. Kumar
分類: cs.LG, cs.AI
原文アブストラクト
Model-based reinforcement learning improves sample efficiency by learning a world model. However, existing latent world models such as DreamerV3 do not explicitly enforce local smoothness in their learned transition dynamics, leaving a useful inductive bias for transition dynamics learning unexploited. We propose GPLD, a gradient-penalized latent dynamics regularizer for DreamerV3 that applies a row-wise Jacobian penalty to the posterior latent distribution to encourage locally smooth transition learning. We show that this penalty can be interpreted as the continuous-latent analog of finite-difference smoothing of transition laws in discrete embedded-state MDPs, and estimate it efficiently using Hutchinson-style stochastic probes. Empirically, across DeepMind Control proprioceptive tasks, GPLD improves aggregate sample efficiency, with particularly strong gains on higher-complexity locomotion environments. On more challenging quadruped tasks, GPLD reaches high-return behavior earlier and exhibits more consistent late-stage learning over longer horizons. Explicit local smoothness regularization is a simple and effective way to improve latent world models for smooth continuous control environments. Code for GPLD is available at github.com/romils9/gpld-mbrl .
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