Reinforcement Learning for Optimizing Agent Strategies

Michal SEJÁK

Bachelor's thesis

Abstract:

Agenti zpětnovazebného učení v současnosti patří mezi nejlepší způsoby, jak řešit obecné úlohy. Konkrétně algoritmus AlphaGo Zero (AZ) se v hraní mnoha deskových her drží v současnosti na nejvyšších příčkách. Nicméně, hodí se pouze na práci s deterministickými adverzálními prostředími a jako takový nenachází ve skutečném světě mnohá uplatnění, jelikož obdržení veškeré informace o běžných procesech je takřka nemožné. V této práci analyzujeme způsob, jakým AZ dosahuje svých výsledků a jak lze tento algoritmus upravit tak, aby řešil obecné stochastické neadverzální problémy, přičemž zavádíme techniku kontroly redundance, pomocí níž lze efektivněji prořezávat stavový strom. Na závěr navrhneme vlastní prostředí a otestujeme, jakých výsledků dosahuje obyčený algoritmus DQN ve srovnání s upraveným AZ bez a s kontrolou redundance, kde ukážeme, že verze AZ využívající kontrolu redundance dosahuje mnohem kvalitnějších výsledků, než ostatní dva algoritmy.

Abstract:

Reinforcement learning agents are one of the best methods of general problem solving. The algorithm AlphaGo Zero (AZ) in particular achieved state-of-the-art results in solving multiple board games. However, it is suited only for solving adversary deterministic environments and finds few real-life applications, as finding complete information about real-life processes is next to impossible. In our work, we analyze how exactly does AZ function and how it can be adjusted for solving non-adversary stochastic environments, while introducing a redundancy checking technique to prune the state tree more effectively. Finally, we design a custom environment and examine how the simple DQN algorithm compares to the adjusted AZ both with and without redundancy checking, showing that the version utilizing the redundancy checking heuristic remarkably outperforms both the DQN and the unamplified AZ.

Keywords

zpětnovazebné učení, umělá inteligence, prostředí, agent, strategie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miloslav Konopík, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Bachelor programme / field:
Computer Science and Engineering / Information Technologies