Reward Machines: Exploiting Reward Function Structure in Reinforcement Learning
Notice bibliographique
Résumé
Reinforcement learning (RL) methods usually treat reward functions as black boxes. As such, these methods must extensively interact with the environment in order to discover rewards and optimal policies. In most RL applications, however, users have to program the reward function and, hence, there is the opportunity to make the reward function visible – to show the reward function’s code to the RL agent so it can exploit the function’s internal structure to learn optimal policies in a more sample efficient manner. In this paper, we show how to accomplish this idea in two steps. First, we propose reward machines, a type of finite state machine that supports the specification of reward functions while exposing reward function structure. We then describe different methodologies to exploit this structure to support learning, including automated reward shaping, task decomposition, and counterfactual reasoning with off-policy learning. Experiments on tabular and continuous domains, across different tasks and RL agents, show the benefits of exploiting reward structure with respect to sample efficiency and the quality of resultant policies. Finally, by virtue of being a form of finite state machine, reward machines have the expressive power of a regular language and as such support loops, sequences and conditionals, as well as the expression of temporally extended properties typical of linear temporal logic and non-Markovian reward specification.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,003 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».