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Local Pairwise Distance Matching for Backpropagation-Free Reinforcement Learning

Created by
  • Haebom

저자

Daniel Tanneberg

개요

본 논문은 강화학습(RL) 환경에서 신경망을 훈련시키는 새로운 방법을 제안합니다. 기존의 역전파(BP) 방식은 순전파 과정에서 활성화 값을 저장해야 하고, 여러 층을 거치면서 기울기 소실 또는 폭발 문제가 발생할 수 있습니다. 본 연구는 다차원척도법(MDS)의 쌍별 거리 일치 원리를 활용하여 각 층에 국소 손실을 도입함으로써 순전파 과정에서만 각 층을 훈련하는 방법을 제시합니다. 이는 역전파 과정과 중간 활성화 값 저장을 제거합니다. 일반적인 RL 벤치마크에서 정책 경사 방법을 사용한 실험 결과, 제안된 방법은 기존 BP 기반 방법과 비교하여 경쟁력 있는 성능을 달성하며, 안정성과 일관성을 향상시키고 특히 어려운 환경에서 성능이 향상됨을 보였습니다.

시사점, 한계점

시사점:
역전파 과정이 필요 없어 메모리 사용량 감소 및 계산 효율 향상.
기울기 소실/폭발 문제 완화를 통한 학습 안정성 및 성능 향상.
특히 어려운 환경에서 기존 방법보다 우수한 성능을 보임.
순전파만으로 학습이 가능하여 새로운 하드웨어 아키텍처 설계에 활용 가능성 증대.
한계점:
제안된 방법의 성능이 모든 RL 환경에서 기존 BP 기반 방법을 능가한다는 것을 일반화하기에는 추가적인 실험 및 분석이 필요.
MDS 기반의 국소 손실 함수의 최적화 파라미터 설정에 대한 추가적인 연구가 필요.
다양한 신경망 구조 및 RL 알고리즘에 대한 적용성 검증이 필요.
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