O2O: (BOORL) Bayesian Design Principles for Offline-to-Online RL

基于贝叶斯准则的O2O在线学习算法

ICML 2024
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Intro

O2O如何避免悲观学习导致sample efficiency较低,亦或者乐观估计导致的performance drop。本文提出贝叶斯准则,指导在线学习过程中的探索和利用。通过构建一个Q值相关的信念分布,agent可以对不同策略的优劣有一个概率性的评估。

Method

offline pretrain

离线训练阶段,采用集成的TD3+BC的方法学习多个Q值函数与策略函数
在这里插入图片描述
其中,还采用一个Bernoulli分布 { M l } l = 1 L , M l ∈ { 0 , 1 } N \{M_l\}_{l=1}^{L}, M_l\in\{0,1\}^N {

### 贝叶斯增强模型在图像增强中的应用 贝叶斯方法提供了一种强大的框架来处理不确定性,在图像增强领域尤其有用。对于一对一映射而言,该方法通过构建先验概率分布并结合观测数据的概率密度函数来进行优化求解[^1]。 然而,当涉及到一对多映射时,情况变得更加复杂。在这种情况下,单个输入可能对应多个合理的输出结果。为了应对这种挑战,可以采用混合高斯模型或其他类似的统计技术来表示潜在的结果空间。这些模型能够捕捉到不同模式之间的转换关系,并允许算法探索多种可能性而不是仅仅局限于单一最优解。 具体实现上,可以通过引入隐变量或者利用变分推断的方法近似计算难以直接获得的确切后验分布。这种方法不仅提高了重建质量,还增强了系统的鲁棒性和泛化能力[^2]。 ```python import numpy as np from scipy.stats import multivariate_normal def bayesian_image_enhancement(image, prior_mean, prior_covariance): """ 使用贝叶斯方法进行图像增强 参数: image (np.ndarray): 输入待增强的图像 prior_mean (float or array_like): 先验均值 prior_covariance (array_like): 协方差矩阵 返回: enhanced_image (np.ndarray): 增强后的图像 """ # 定义先验分布 prior_distribution = multivariate_normal(mean=prior_mean, cov=prior_covariance) # 计算给定观察下的条件期望作为估计值 likelihood_function = lambda x: ... # 需要根据具体情况定义似然函数 posterior_expectation = integrate(lambda z: z * likelihood_function(z) * prior_distribution.pdf(z), -np.inf, np.inf)[0] # 应用变换得到最终结果 enhanced_image = apply_transformation(posterior_expectation) return enhanced_image ```
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