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Reinforcement Learning-based Heuristics to Guide Domain-Independent Dynamic Programming

Created by
  • Haebom

저자

Minori Narita, Ryo Kuroiwa, J. Christopher Beck

개요

본 논문은 조합 최적화를 위한 동적 계획법 기반 상태 공간 탐색 패러다임인 도메인 독립적 동적 계획법(DIDP)에 강화 학습(RL)을 적용하여 탐색을 안내하는 휴리스틱 함수를 얻는 방법을 제안합니다. Deep Q-Networks를 사용한 값 기반 안내와 Proximal Policy Optimization을 사용한 정책 기반 안내라는 두 가지 RL 기반 안내 방식을 개발하여, 표준 DIDP 및 문제 특정 탐욕적 휴리스틱보다 성능이 뛰어남을 실험적으로 보여줍니다. 노드 평가 시간이 더 오래 걸리더라도, 네 개의 벤치마크 도메인 중 세 개에서 표준 DIDP보다 더 나은 실행 시간 성능을 달성합니다.

시사점, 한계점

시사점:
RL 기반 안내가 표준 DIDP 및 문제 특정 탐욕적 휴리스틱보다 노드 확장 횟수가 같을 때 성능이 우수함을 보임.
일부 도메인에서 노드 평가 시간 증가에도 불구하고 표준 DIDP보다 더 나은 실행 시간 성능을 달성함.
RL을 활용하여 도메인 독립적인 휴리스틱 함수를 학습하여 다양한 조합 최적화 문제에 적용 가능성을 제시함.
한계점:
네 개의 벤치마크 도메인 중 하나에서는 표준 DIDP보다 실행 시간 성능이 떨어짐. (모든 도메인에서 일관된 성능 향상을 보장하지 못함.)
RL 모델 학습에 필요한 시간 및 자원 소모에 대한 고려가 필요함.
사용된 RL 알고리즘의 일반화 성능 및 다양한 문제 유형에 대한 적용 가능성에 대한 추가 연구가 필요함.
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