Actor-Criticとは

アクタークリティックactor-critic method別名 Actor-Critic法、アクタークリティック法、actor-critic

1行定義

Actor-Criticとは、行動を選ぶ方策(Actor)と、行動を評価する価値関数(Critic)を組み合わせ、両方を同時に学習する強化学習の手法のことです。

くわしく

Actor-Criticは、強化学習で、行動を決める役と、その行動を評価する役を分けて、同時に学習させる手法の総称です。Actorは「役者」、Criticは「批評家」という意味です。役者が演じ、批評家が出来を評価し、役者はその評価で演じ方を直す、という分担です。

2つの役割

  • Actor:方策π(a|s)を表し、状態に応じて行動を選びます。方策勾配法でパラメータを更新します。
  • Critic:状態価値V(s)などの価値関数を学び、Actorが選んだ行動が見込みより良かったかを評価します。

方策ベースと価値ベースの考え方を組み合わせた構成です。

評価のしかた

基本形では、TD誤差で評価します。

δ = r + γ × V(s') − V(s)

rは受け取った報酬、s'は次の状態、γは割引率です。「受け取った報酬に、次の状態の見込みを割り引いて足したもの」が、「もとの状態の見込み」をどれだけ上回ったかを表します。たとえばr = 1、γ = 0.9、V(s') = 5、V(s) = 4なら、δ = 1 + 4.5 − 4 = 1.5です。正の値なので、Actorはこの行動を選ぶ確率を上げます。Criticも、このδが小さくなるようにV(s)の見積もりを直します。

REINFORCEとの違い

REINFORCEは、エピソードの最後までの実際の収益で行動を評価します。そのため、エピソードが終わるまで更新できず、評価のばらつきも大きくなります。Actor-Criticは、Criticの見積もりを使って1ステップごとに評価できます。ばらつきは小さくなる一方、見積もりが不正確だと評価に偏りが入ります。

歴史と発展

1983年には、Barto、Sutton、Andersonが、台車の上に立てた棒を倒さないように台車を動かす課題に、この仕組みを応用しています。深層強化学習のA3CやPPOも、この構成を発展させた手法です。Actorが方策を直接表すので、ロボット制御のような連続値の行動も扱えます。

G検定での出題

方策ベースと価値ベースの考え方を組み合わせた構成である点、Criticの評価(TD誤差やアドバンテージ)でActorを更新する仕組み、REINFORCEより更新のばらつきを抑えられる点、A3CやPPOへの発展が問われます。

混同しやすい用語

用語意味
REINFORCE1つのエピソードで得た収益をもとに、収益が大きかった行動ほど選ばれやすくなるよう方策を更新する、方策勾配法の基本的な手法

◯×チェック

  1. Actor-Criticで、ある行動のあとに計算したTD誤差が正だった場合、Actorはその状態でその行動を選ぶ確率を下げる方向に更新される。

    答えを見る

    答え × 誤り

    TD誤差が正なら、その行動は見込みより良い結果につながったことを意味します。Actorは、その行動を選ぶ確率を上げる方向に更新されます。

  2. Actor-Criticでは、Critic自身も、TD誤差が小さくなるように価値の見積もりを修正しながら学習する。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    Criticの見積もりは、最初から正しいわけではありません。受け取った報酬と次の状態の見積もりに近づくよう、CriticもTD誤差を使って更新されます。

  3. Actor-Criticでは、Criticの価値の見積もりが不正確だと、Actorが方策を更新する向きがずれることがある。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    Actorは、Criticの評価を手がかりに方策を更新します。評価そのものが誤っていれば、更新の向きも偏ります。これはCriticを使うことの代償です。

練習問題

Actor-Criticの問題(4問)
  1. 価値ベースと方策ベースの手法
  2. 実際の収益と推定値による更新
  3. A3CとAPE-Xの並列化の違い
  4. PPOのクリップ付き目的関数

AIで作成 人による確認:未 誤りを報告

出典と作成について

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合。手順は編集方針)

公開日: 最終更新日: 最終確認日:

対応シラバス:シラバス第1.4版 技術9

改訂履歴

表示設定

テーマ
文字の大きさ
問題演習