Deep reinforcement learning exploiting a mentor's guidance

Chrysomallis Iason

URI	http://purl.tuc.gr/dl/dias/DB5990C1-E4C8-422D-892D-786C001A6813	-
Identifier	https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.90213	-
Language	en	-
Extent	3.5 megabytes	en
Extent	58 pages	en
Title	Deep reinforcement learning exploiting a mentor's guidance	en
Title	Βαθιά υπό καθοδήγηση ενισχυτική μάθηση	el
Creator	Chrysomallis Iason	en
Creator	Χρυσομαλλης Ιασων	el
Contributor [Thesis Supervisor]	Chalkiadakis Georgios	en
Contributor [Thesis Supervisor]	Χαλκιαδακης Γεωργιος	el
Contributor [Committee Member]	Bletsas Aggelos	en
Contributor [Committee Member]	Μπλετσας Αγγελος	el
Contributor [Committee Member]	Samoladas Vasilis	en
Contributor [Committee Member]	Σαμολαδας Βασιλης	el
Publisher	Πολυτεχνείο Κρήτης	el
Publisher	Technical University of Crete	en
Academic Unit	Technical University of Crete::School of Electrical and Computer Engineering	en
Academic Unit	Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
Content Summary	Imitation is a popular technique of behavioral learning widely practiced in nature. The most famous applications involve animal babies imitating their parents, with imitation providing the stepping stone to walk their first steps in life survival. Additionally, imitation examples can be found in cross species instances, with most known samples the voice imitation of parrots or crow behavioral imitation. The imitation learning paradigm has naturally been taken up in machine learning applications, implemented in supervised learning and in reinforcement learning, mostly with the use of explicit imitation, where the mentor agent attempts to explicitly teach learners. Implicit imitation, on the other hand, assumes that learning agents observe the state transitions of an agent they use as a mentor, and try to recreate them based on their own abilities and knowledge of their environment. Though it has also been employed with some success in the past, implicit imitation has only recently been utilized in conjunction with deep reinforcement learning, the current leading reinforcement learning paradigm. In this thesis, we enhance the operation of implicit imitation by adding four state-of-the-art deep reinforcement learning algorithms, treated as "imitation optimization modules". These include Double Deep Q-network [Hasselt, Guez, and Silver, 2016], Prioritized Experience Replay [Schaul et al., 2016], Dueling Network Architecture [Wang et al., 2016] and Parameter Space Noise for Exploration [Plappert et al., 2018]. We modify these appropriately to better fit the implicit imitation learning paradigm. By enabling and disabling those methods we create diverse combinations of them; systematically test and compare the viability of each one of these combinations; and end up with a clear "winner": the combination of Double Deep Q-network, Prioritized Experience Replay and Dueling Network Architecture.	en
Content Summary	Η μίμηση αποτελεί μία τεχνική συμπεριφορικής εκμάθησης, ευρέως χρησιμοποιούμενη στην φύση. Στο ζωϊκό βασίλειο, για παράδειγμα, τα μωρά μιμούνται τους γονείς τους, και η μίμηση τα εφοδιάζει με τις κατάλληλες γνώσεις για να περπατήσουν στα πρώτα τους βήματα επιβίωσης. Παραδείγματα μίμησης παρατηρούνται και μεταξύ διαφορετικών ειδών, όπως στην φωνητική μίμηση των παπαγάλων ή στην συμπεριφορική μίμηση των κορακιών. Η μίμηση, λοιπόν, δεν θα μπορούσε να μην συμπεριληφθεί σε εφαρμογές της μηχανικής μάθησης, όπου αλγόριθμοι των πεδίων επιτηρούμενης μάθησης και ενισχυτικής μάθησης εκμεταλλεύονται την χρήση τεχνικών απευθείας, κυρίως, μίμησης, όπου ο πράκτορας που λειτουργεί ως "μέντορας'' προσπαθεί να "διδάξει'' απευθείας άλλους. Η μηχανική εκμάθηση μέσω έμμεσης μίμησης, από την άλλη, θεωρεί ότι οι πράκτορες-μιμητές απλά παρατηρούν τις αλλαγές καταστάσεων που προκύπτουν από την συμπεριφορά ενός πράκτορα που επιλέγουν ως μέντορα, και προσπαθούν να τις αναπαράγουν με βάση τις δικές τους δυνατότητες και γνώση του περιβάλλοντός τους. Αν και η έμμεση μίμηση έχει χρησιμοποιηθεί με ικανοποιητικά αποτελέσματα στο απώτερο παρελθόν, μόλις πρόσφατα έχει αξιοποιηθεί σε συνδυασμό με βαθιά ενισχυτική μάθηση, η οποία αποτελεί μια τρέχουσα τεχνολογία αιχμής στη μηχανική μάθηση. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, βελτιώνουμε περαιτέρω την διαδικασία της έμμεσης μηχανικής εκμάθησης ενσωματώνοντας τέσσερις σύγχρονους αλγόριθμους βαθειάς ενισχυτικής μάθησης, τους οποίους θεωρούμε και χρησιμοποιούμε ως δομικά στοιχεία βελτιστοποίησης της προσπάθειας μίμησης. Οι εν λόγω αλγόριθμοι είναι οι Double Deep Q-network [Hasselt, Guez, and Silver, 2016], Prioritized Experience Replay [Schaul et al., 2016], Dueling Network Architecture [Wang et al., 2016] και Parameter Space Noise for Exploration [Plappert et al., 2018]. Προσαρμόσαμε τη λειτουργία των αλγορίθμων ώστε να συνάδει με το μοντέλο της έμμεσης μίμησης. Ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας τις παραπάνω μεθόδους, δημιουργούμε ποικίλους συνδυασμούς αυτών, και δοκιμάζουμε μεθοδικά και συγκρίνουμε την βιωσιμότητα του κάθε ενός από αυτούς τους συνδυασμούς. Οι πειραματισμοί μας κατέληξαν στην ανάδειξη ενός ξεκάθαρου "νικητή”: συγκεκριμένα, του συνδυασμού των Double Deep Q-network, Prioritized Experience Replay και Dueling Network Architecture.	el
Type of Item	Διπλωματική Εργασία	el
Type of Item	Diploma Work	en
License	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/	en
Date of Item	2021-09-16	-
Date of Publication	2021	-
Subject	Artificial Intelligence	en
Subject	Τεχνητή Νοημοσύνη	el
Subject	Parameter space noise for exploration	en
Subject	Dueling network architecture	en
Subject	Prioritized experience replay	en
Subject	Replay buffer	en
Subject	DDQN	en
Subject	Βαθιά ενισχυτική μάθηση	el
Subject	Ενισχυτική μάθηση	el
Subject	Q-learning	en
Subject	DQN	en
Subject	Deep Q-Network	en
Subject	Optimization	en
Subject	Βελτιστοποίηση	el
Subject	Έμμεση Μίμηση	el
Subject	Μάθηση μέσω Μίμησης	el
Subject	Νευρωνικά δίκτυα	el
Subject	Μηχανική μάθηση	el
Subject	Neural networks	en
Subject	Implicit imitation	en
Subject	Imitation learning	en
Subject	Deep reinforcement learning	en
Subject	Machine learning	en
Subject	Reinforcement learning	en
Subject	Deep double Q-network	en
Subject	Double Q-learning	en
Bibliographic Citation	Iason Chrysomallis, "Deep reinforcement learning exploiting a mentor's guidance", Diploma Work, School of Electrical and Computer Engineering, Technical University of Crete, Chania, Greece, 2021	en
Bibliographic Citation	Ιάσων Χρυσομάλλης, "Βαθιά υπό καθοδήγηση ενισχυτική μάθηση", Διπλωματική Εργασία, Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, Ελλάς, 2021	el

Search

Browse

My Space

Deep reinforcement learning exploiting a mentor's guidance

Chrysomallis Iason

Available Files

Services

Export

Share

Statistics

Metadata & Content in a METS Package:

Metadata in Format: