Original Title: Decision Transformer With Tokenized Action Space
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ម៉ូដែល Decision Transformer ជាមួយនឹងលំហសកម្មភាពកូដនីយកម្ម (Tokenized Action Space)

ចំណងជើងដើម៖ Decision Transformer With Tokenized Action Space

អ្នកនិពន្ធ៖ Graham Annett (Boise State University), Tim Andersen (Boise State University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024 Association for the Advancement of Artificial Intelligence (AAAI)

វិស័យសិក្សា៖ Machine Learning

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ម៉ូដែល Reinforcement Learning (RL) ជាទូទៅនៅមានកម្រិតក្នុងការបន្ស៊ាំទៅនឹងបរិស្ថានថ្មីៗ (Generalization) ដោយទាមទារការហ្វឹកហាត់ឡើងវិញច្រើន។ ការស្រាវជ្រាវនេះមានគោលបំណងដោះស្រាយបញ្ហានេះដោយប្រើប្រាស់ម៉ូដែល Decision Transformer គួបផ្សំជាមួយបច្ចេកទេសកូដនីយកម្ម (Tokenization) ដើម្បីឱ្យមានភាពបត់បែនដូចទៅនឹង Large Language Models (LLMs)។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះស្នើឡើងនូវវិធីសាស្ត្រកូដនីយកម្មដែលផ្តោតជាចម្បងទៅលើសកម្មភាព (Action-centric tokenization schema) ដោយរក្សាទុកនូវទម្រង់ដើមនៃលំហស្ថានភាព (State space)។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Baseline DT (ActionEmbedding)
ម៉ូដែល Decision Transformer ដើម (មិនមានកូដនីយកម្មសកម្មភាព)
ងាយស្រួលក្នុងការហ្វឹកហាត់ និងដំណើរការបានល្អលើបរិស្ថានដែលធ្លាប់បានហ្វឹកហាត់រួច (Pre-trained environments)។ ជួបការលំបាកក្នុងការបន្ស៊ាំទៅនឹងកិច្ចការថ្មីៗ (Downstream tasks) ដោយទាមទារការផ្លាស់ប្តូរទម្រង់ម៉ូដែលច្រើន។ ទទួលបានពិន្ទុស្តង់ដារល្អក្នុងការធ្វើតេស្តដើម ប៉ុន្តែស្ទើរតែមិនអាចរៀនបានសោះ (ពិន្ទុទាបខ្លាំង) នៅពេលអនុវត្តលើកិច្ចការថ្មី (Walker2d downstream task) ដែលផ្លាស់ប្តូរតែ Embedding layer។
ActionTokenizedEmbedding
ម៉ូដែលកូដនីយកម្មសកម្មភាព (រួមបញ្ចូលគ្នា)
រក្សាល្បឿនហ្វឹកហាត់បានលឿនសមរម្យ និងមានសមត្ថភាពប្រហាក់ប្រហែលនឹងម៉ូដែល Baseline លើកិច្ចការទូទៅ។ មិនអនុញ្ញាតឱ្យប្រើប្រាស់ Embedding layer ដដែលឡើងវិញបានទេ សម្រាប់បរិស្ថានថ្មីដែលមានទំហំសកម្មភាពខុសគ្នា។ ទទួលបានពិន្ទុស្តង់ដារមធ្យមប្រមាណ 110.1 លើបរិស្ថាន Pen environment។
ActionTokenizedSpreadEmbedding
ម៉ូដែលកូដនីយកម្មសកម្មភាព (ពង្រាយតាមវិមាត្រ)
មានភាពបត់បែនខ្ពស់ក្នុងការបន្ស៊ាំទៅនឹងកិច្ចការថ្មី (Adaptability) និងមានកម្រិតប្រែប្រួលទាប (Lower Variance) ដោយសារការកាត់បន្ថយភាពរំខាន (Noise filter)។ ត្រូវការពេលវេលាហ្វឹកហាត់យូរជាងមុន (Slower to train) និងមិនសូវមានប្រសិទ្ធភាពលើសំណុំទិន្នន័យដែលមានគុណភាពអន់ខ្លាំង។ យកឈ្នះម៉ូដែល Baseline ពី 11 ទៅ 13 ពិន្ទុ សម្រាប់ការហ្វឹកហាត់លើកិច្ចការថ្មី (Walker2d downstream) ពេលហ្វឹកហាត់គ្រប់ស្រទាប់ (All layers trained)។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ទោះបីជាការស្រាវជ្រាវនេះមានគោលបំណងបង្កើតម៉ូដែលមូលដ្ឋាន (Foundation models) ដែលចំណាយធនធានតិចសម្រាប់ការកែសម្រួល (Fine-tuning) ក៏ដោយ ក៏ការហ្វឹកហាត់ម៉ូដែល RL ជាទូទៅនៅតែទាមទារសមត្ថភាពកុំព្យូទ័រខ្ពស់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះពឹងផ្អែកទាំងស្រុងទៅលើសំណុំទិន្នន័យក្លែងធ្វើ (Simulated environments ដូចជា MuJoCo) ដែលមិនមានការរំខានពីរូបវិទ្យាពិតប្រាកដ (Real-world physics noise) ដូចជាកម្លាំងកកិត ឬខ្យល់បក់ជាដើម។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ការយកម៉ូដែលនេះទៅប្រើប្រាស់ក្នុងវិស័យមនុស្សយន្តពិតប្រាកដ (Physical Robotics) ទាមទារឱ្យមានសំណុំទិន្នន័យជាក់ស្តែង ឬការប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស Sim2Real Transfer ដើម្បីធានាប្រសិទ្ធភាព។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាបច្ចុប្បន្នវាស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលស្រាវជ្រាវលើការក្លែងធ្វើ (Simulation) ក៏ដោយ បច្ចេកវិទ្យានេះមានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់ប្រព័ន្ធស្វ័យប្រវត្តិកម្មនៅកម្ពុជានាពេលអនាគត។

ជារួម បច្ចេកទេសនេះផ្តល់នូវលទ្ធភាពក្នុងការកសាងប្រព័ន្ធ AI ដ៏មានប្រសិទ្ធភាពដែលអាចប្រើប្រាស់ឆ្លងវិស័យ (Cross-domain) ដោយមិនចាំបាច់ហ្វឹកហាត់ពីសូន្យ ដែលស័ក្តិសមសម្រាប់ប្រទេសកំពុងអភិវឌ្ឍន៍។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃ Offline Reinforcement Learning: ចាប់ផ្តើមដោយការសិក្សាពីទ្រឹស្តី Offline RL និងភាពខុសគ្នារបស់វាពី Online RL ដោយប្រើប្រាស់ធនធានដូចជា OpenAI Spinning Up និងស្វែងយល់ពីរបៀបដំណើរការរបស់ D4RL Datasets
  2. ស្វែងយល់ពីនិម្មាបនកម្ម Decision Transformer: សិក្សាពីរបៀបដែល Sequence Modeling ត្រូវបានប្រើក្នុង RL ដោយអានកូដពិតប្រាកដនៅលើ Hugging Face Decision Transformer ព្រមទាំងសាកល្បងដំណើរការកូដគំរូ។
  3. អនុវត្តបច្ចេកទេស Action Quantization លើទិន្នន័យ: សរសេរកូដ Python ដើម្បីធ្វើការបំប្លែងតម្លៃសកម្មភាពបន្ត (Continuous actions) ទៅជា discrete tokens ដោយប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស Quantization តាមរយៈ numpypandas (qcut)
  4. ពិសោធន៍ជាមួយ CORL Codebase: តម្លើងបណ្ណាល័យ Clean Offline RL (CORL) នៅលើម៉ាស៊ីនរបស់អ្នក ឬ Google Colab ហើយសាកល្បងដំណើរការការហ្វឹកហាត់ម៉ូដែលសារជាថ្មី (Reproduce) លើបរិស្ថានតូចៗដូចជា HalfCheetah
  5. អភិវឌ្ឍគម្រោងផ្ទាល់ខ្លួន (Custom RL Project): បង្កើតបរិស្ថានក្លែងធ្វើដោយខ្លួនឯងសម្រាប់ដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងស្រុក (ឧ. ការបញ្ជាដ្រូន ឬការគ្រប់គ្រងចរាចរណ៍ខ្នាតតូច) ដោយប្រើប្រាស់ PyBulletGymnasium រួចអនុវត្តវិធីសាស្ត្រ ActionTokenizedSpreadEmbedding នេះ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Offline Reinforcement Learning ជាវិធីសាស្ត្របង្រៀនភ្នាក់ងារ AI ឱ្យចេះធ្វើការសម្រេចចិត្តដោយរៀនពីសំណុំទិន្នន័យចាស់ៗដែលបានប្រមូលទុកជាមុន ដោយមិនចាំបាច់ឱ្យវាទៅធ្វើអន្តរកម្ម ឬសាកល្បងខុសត្រូវ (trial-and-error) នៅក្នុងបរិស្ថានជាក់ស្តែងនោះទេ។ ដូចជាការរៀនទាត់បាល់ដោយអង្គុយមើលវីដេអូកីឡាករល្បីៗប្រកួត ជាជាងការចុះទៅទាត់ផ្ទាល់នៅលើទីលាន។
Decision Transformer ជានិម្មាបនកម្ម AI មួយប្រភេទដែលយកបច្ចេកទេសពីម៉ូដែលភាសា (ដូចជា ChatGPT) មកទស្សន៍ទាយសកម្មភាពបន្ទាប់ក្នុង RL ដោយផ្អែកលើស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ន និងរង្វាន់ដែលចង់បាននាពេលអនាគត (Return-to-go)។ ដូចជាកម្មវិធីទស្សន៍ទាយពាក្យបន្ទាប់នៅលើទូរស័ព្ទដៃ ប៉ុន្តែជំនួសឱ្យការព្យាករណ៍ពាក្យ វាទស្សន៍ទាយថាគួរធ្វើសកម្មភាពអ្វីបន្ទាប់ដើម្បីទទួលបានពិន្ទុខ្ពស់។
Action Tokenization ដំណើរការនៃការបំប្លែងសកម្មភាពដែលជាតម្លៃលេខបន្តបន្ទាប់ (Continuous values) ទៅជាកូដ ឬសញ្ញាសម្គាល់ដាច់ឡែកៗពីគ្នា (Discrete tokens) ដើម្បីឱ្យម៉ូដែល AI ងាយស្រួលយល់ និងដំណើរការដូចជាការអានពាក្យក្នុងប្រយោគ។ ដូចជាការប្តូរពិន្ទុប្រឡងពីលេខ (ឧ. ៨៥.៥, ៩២.៣) ទៅជានិទ្ទេស (A, B, C) ដើម្បីងាយស្រួលក្នុងការចាត់ថ្នាក់ និងចំណាំ។
Quantization ជាបច្ចេកទេសគណិតវិទ្យាក្នុងការបែងចែកជួរទិន្នន័យធំៗ ឬតម្លៃគ្មានដែនកំណត់ ឱ្យទៅជាប្រអប់ (Bins) តូចៗដែលមានចំនួនកំណត់ ដើម្បីកាត់បន្ថយទំហំផ្ទុក និងសម្រួលដល់ការគណនារបស់ម៉ូដែល។ ដូចជាការងាកពីទ្រនិចនាឡិកាដែលវិលជាបន្តបន្ទាប់ ទៅជានាឡិកាឌីជីថលដែលលោតជាលេខដាច់ៗពីគ្នាជារៀងរាល់វិនាទី។
Trajectory ជាខ្សែស្រឡាយនៃទិន្នន័យដែលកត់ត្រាពីប្រវត្តិរបស់ភ្នាក់ងារ AI ក្នុងបរិស្ថានណាមួយ ដែលរួមមានទិន្នន័យស្ថានភាព (States), សកម្មភាព (Actions), និងរង្វាន់ (Rewards) តាំងពីដើមរហូតដល់ចប់។ ដូចជាសៀវភៅកំណត់ហេតុនៃការធ្វើដំណើរ ដែលកត់ត្រាថាអ្នកនៅទីណា បានធ្វើអ្វីខ្លះ និងទទួលបានបទពិសោធន៍អ្វីខ្លះជារៀងរាល់ថ្ងៃ។
Foundation models ជាម៉ូដែល AI ដ៏ធំដែលត្រូវបានហ្វឹកហាត់លើទិន្នន័យចម្រុះយ៉ាងច្រើនសន្ធឹកសន្ធាប់ ហើយអាចយកទៅប្រើប្រាស់សម្រាប់កិច្ចការថ្មីៗជាច្រើនទៀត ដោយគ្រាន់តែធ្វើការកែសម្រួលបន្ថែមបន្តិចបន្តួច (Fine-tuning)។ ដូចជាសិស្សដែលរៀនពូកែគ្រប់មុខវិជ្ជាមូលដ្ឋាននៅវិទ្យាល័យ ដែលធ្វើឱ្យគាត់ងាយស្រួលក្នុងការចាប់យកជំនាញថ្មីៗណាមួយពេលចូលរៀននៅសាកលវិទ្យាល័យ។
Autoregressive យន្តការដែលម៉ូដែលទស្សន៍ទាយលទ្ធផលថ្មីបន្ទាប់ ដោយផ្អែកទាំងស្រុងទៅលើលទ្ធផលដែលវាទើបតែបានបង្កើតចេញមកមុននេះបន្តិច (បង្កើតទិន្នន័យម្តងមួយៗជាបន្តបន្ទាប់)។ ដូចជាការនិយាយនិទានរឿង ដែលពាក្យនីមួយៗដែលអ្នកនិយាយបន្ទាប់ គឺពឹងផ្អែកទៅលើពាក្យដែលអ្នកទើបតែនិយាយរួច។
Modality dimension វិមាត្រ ឬប្រភេទនៃទិន្នន័យផ្សេងៗគ្នាដែលបញ្ចូលទៅក្នុងម៉ូដែល (ឧទាហរណ៍ ស្ថានភាពគឺជាមួយ Modality, សកម្មភាពគឺជា Modality មួយទៀត)។ ការពង្រាយចូលក្នុងវិមាត្រនេះមានន័យថាការរៀបចំទិន្នន័យតាមប្រភេទរបស់វាឱ្យដាច់ពីគ្នា។ ដូចជាការរៀបចំឯកសារក្នុងទូ ដោយបំបែកថតឯកសារអត្តសញ្ញាណប័ណ្ណដាក់មួយថត និងសំបុត្រកំណើតដាក់មួយថតផ្សេងទៀត ដើម្បីងាយស្រួលទាញយកមកប្រើ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖