English· Español· Deutsch· Nederlands· Français· 日本語· ქართული· 繁體中文· 简体中文· Português· Русский· العربية· हिन्दी· Italiano· 한국어· Polski· Svenska· Türkçe· Українська· Tiếng Việt· Bahasa Indonesia

un

гость
1 / ?
назад к урокам

Проблема «застревания»

Бандит, который продолжает побеждать

Стандартный UCB1 пересчитывает оценки на каждом шаге. Выбирает одну «руку». Тянет её. Обновляет n_k & mean_reward(k). Повторяет. В длительном процессе обучения с множеством источников одна «рука» может накопить серию высоких наград, поднять своё среднее значение и стать практически непобедимой. Другие «руки» застревают с низким n_k и устаревшими средними значениями. Эффект «застревания».


Эффект «застревания» вредит ANDREA двумя способами:


1. Коллапс разнообразия. Модель, обучающаяся на одном источнике в 90% шагов, усваивает стилистические особенности этого источника. Сгенерированные образы смещаются в сторону повторяющихся паттернов, характерных для доминирующего источника.

2. Устаревшее исследование. «Руки» (варианты) с устаревшими средними значениями не могут восстановиться. Рука, чьё среднее значение снизилось на раннем этапе, остаётся застрявшей на этом значении, даже если модель уже приобрела достаточную ёмкость для извлечения награды из неё.


Фаза покупает время

Решение: удерживать фиксированный набор фокусных «рук» в течение фазы (несколько шагов) перед повторной оценкой. Фаза из 14 шагов означает, что 14 прямых проходов воздействуют на одни и те же фокусные руки. Средние значения наград стабилизируются. Случайный шум усредняется. Затем бандит (алгоритм) пересчитывает выбор.


Переменная длина фазы

ANDREA случайно выбирает длину фазы из множества {7, 14, 21, 28, 42} шагов на каждой границе фазы. Пять значений, равномерное случайное распределение. Короткие фазы (7) быстро реагируют на неудачные выборы; длинные фазы (42) позволяют полностью использовать стабильные наборы фокуса. Верхний предел ограничивает ущерб: не более 42 шагов тратится на неудачную конфигурацию фокуса до принудительного повторного выбора.


Dice Phase Timeline

Статистика длины фазы

ANDREA равномерно и случайно выбирает длину фазы из множества {7, 14, 21, 28, 42}. Вычислите: (a) ожидаемую (среднюю) длину фазы, (b) максимальную длину фазы, (c) ожидаемое общее количество шагов за 1000 фаз. Покажите ваши вычисления.

1d3 (2-глазый) и 1d4 (3-глазый)

Обозначение кубиков

Настольное обозначение: NdM означает бросить N кубиков с M гранями каждый. 1d3 — бросок одного 3-гранного кубика, возвращающего значение из множества {1, 2, 3}. 1d4 — бросок одного 4-гранного кубика, возвращающего значение из множества {1, 2, 3, 4}. В ANDREA по соглашению также допускается результат 0: бросок 0 означает полностью случайную фазу (без фокусировочных рук UCB).


Конфигурации 2-глазого и 3-глазого режимов

Конфигурация обучения ANDREA выбирает один из двух режимов кубиков:


Конфигурация с 2 глазами (1d3). Возможные значения числа фокусных рычагов: {0, 1, 2, 3}. Результат 0 зарезервирован для случайной фазы.


Конфигурация с 3 глазами (1d4). Возможные значения числа фокусных рычагов: {0, 1, 2, 3, 4}. Большие пулы позволяют более концентрированные фазы.


Сначала случайный выбор, затем UCB

Независимо от результатов броска кубиков, ANDREA заполняет фокусные слоты в два прохода:


1. Сначала случайные рычаги. Случайным образом выбирается доля фокусных слотов из всех доступных рычагов. Это обеспечивает комбинаторное разнообразие в каждой фазе, независимо от рейтингов UCB.

2. UCB заполняет оставшиеся слоты. Вычислите значения UCB1 для рук, которые ещё не были выбраны. Берите оставшиеся руки с наивысшим рангом, пока не заполнится количество слотов фокуса.


Случайный выбор первым имеет значение. Если бы UCB выбирался первым, лидер по серии всегда занимал бы слот. Благодаря случайному выбору первым даже лучшая рука UCB может пропустить фазу. Разнообразие остаётся гарантированным.


Фазы чистого случайного выбора

Когда на кубиках выпадает 0, весь набор фокуса формируется из случайных выборов. UCB не вносит никакого вклада. Около 25% фаз (1d4) или 33% фаз (1d3) попадают в эту категорию. Фазы чистого случайного выбора заставляют бандита обновлять свою выборку рук с низким числом вытягиваний, сохраняя оценки mean_reward честными для всего пула рук.

Вероятности исходов броска кубиков

При использовании кубиков 1d3 (конфигурация с 2 глазами) с возможными исходами {0, 1, 2, 3}, все равновероятны, вычислите: (a) вероятность полностью случайной фазы (кубики=0), (b) вероятность наличия хотя бы одной руки UCB (кубики >= 1), (c) ожидаемое количество полностью случайных фаз за 100 фаз. Затем, при использовании 1d4 (конфигурация с 3 глазами), укажите (d) вероятность полностью случайной фазы. Покажите ход ваших рассуждений.

Ограничение урона

Плохая фаза стоит до 42 шагов

Допустим, ранги UCB выбирают фокусное плечо, истинное среднее значение которого значительно ниже наблюдаемого среднего. Фаза фиксирует это плечо. Награда остаётся низкой на протяжении всей фазы. Сколько времени потребуется бандиту, чтобы исправить ситуацию?


Максимальная длина фазы: 42 шага. После 42 шагов фаза завершается, кубики перебрасываются, руки фокуса перемешиваются. Неудачный выбор не может длиться дольше 42 передач вперёд.


Почему 42 (а не 100 и не 1000)

Длинные фазы позволяют оценкам mean_reward стабилизироваться. Статистическая теория: дисперсия среднего из n выборок уменьшается как 1/n. Переход от 7 выборок к 42 выборкам даёт в 6 раз больше данных, что сужает стандартную ошибку примерно в sqrt(6) ≈ 2,45 раза. После 42 выборок mean_reward находится в пределах примерно +/-15% от своего истинного значения (в зависимости от дисперсии награды).


После 42 выборок прирост уменьшается: 100 выборок против 42 выборок = в 2,4 раза больше, что сужает стандартную ошибку примерно в sqrt(2,4) ≈ 1,55 раза. Маржинальная выгода падает по мере роста стоимости неудачного «застревания». 42 шага балансируют эти два фактора.


Разнообразие против сходимости

Короткие фазы (7 шагов): оценки награды остаются зашумлёнными, но плохой выбор стоит немного. Длинные фазы (42 шага): оценки точные, но плохой выбор стоит дороже. ANDREA равномерно смешивает длины фаз, чтобы оба режима присутствовали в каждом запуске обучения.


Стоимость пересборки Btok

Каждая граница фазы запускает пересборку файла btok для фокусных ветвей. Пересборка btok выполняется в фоновом потоке; CUDA выполняет горячую перезагрузку при изменении mtime. Пересборка занимает секунды; фазы должны быть достаточно длинными, чтобы накладные расходы на пересборку оставались малыми. 42 шага при скорости обучения ANDREA-120M с запасом превышают время пересборки.

Рассуждения о потолке

ANDREA завершил 1000-шаговый цикл обучения. Бандит выбрал плохую фокусную ветвь на шаге 800. Без 42-шагового потолка эта плохая ветвь могла бы сохраняться неопределённо долго. При 42-шаговом потолке каково максимальное количество потерянных шагов начиная с шага 800? Затем объясните в двух предложениях: (a) почему более высокий потолок (например, 200 шагов) был бы хуже, & (b) почему более низкий потолок (например, всегда 7 шагов) тоже был бы хуже.

Что будет дальше

Что у вас есть

Фазовое управление «кубиками» оборачивает UCB1 в три защитных правила: переменная длина фаз (7–42), случайные руки в первую очередь, фазы, управляемые «кубиками» (25–33% чистого случайного выбора). Потолок в 42 шага ограничивает ущерб; случайные фазы предотвращают «закрепление» (lock-in); переменные длины сочетают скорость реакции со стабильностью оценок.


Что осталось

Откуда на самом деле поступает сигнал вознаграждения, который питает UCB? Активность 78 (атрибуция вознаграждения) показывает, как CUDA сообщает о потере по каждому источнику на каждом шаге, как EMA по источникам отслеживает вознаграждение и почему ANDREA масштабирует сырые вознаграждения в 1000 раз перед подачей в UCB1.


Правила «Полы и штрафы за эпохи» (активность 79) накладывают дополнительные защитные ограничения на вывод бандита, гарантируя, что мелкие источники не будут недополучать внимание, а крупные источники не будут повторяться до уровня заучивания.


Ссылка

Белая книга ANDREA, раздел 3.2.