Original Title: Decision Transformers for Robotic Control
Source: github.com
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ត្រង់ស្វ័រម័រធ្វើសេចក្តីសម្រេចចិត្តសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងមនុស្សយន្ត

ចំណងជើងដើម៖ Decision Transformers for Robotic Control

អ្នកនិពន្ធ៖ Aidan Beery (Oregon State University), Nathan Funckes (Oregon State University), Ali Martz (Oregon State University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ Oregon State University

វិស័យសិក្សា៖ Machine Learning / Robotics

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះផ្តោតលើការអនុវត្តស្ថាបត្យកម្មត្រង់ស្វ័រម័រ (Transformer models) សម្រាប់ដោះស្រាយបញ្ហាគ្រប់គ្រងមនុស្សយន្តដែលមានសកម្មភាពជាបន្តបន្ទាប់ (Continuous robotic control tasks) តាមរយៈការបំប្លែងការរៀនម៉ាស៊ីនបែបពង្រឹង (Reinforcement learning) ទៅជាការរៀនតាមលំដាប់លំដោយ (Sequence learning)។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់វិធីសាស្រ្តនៃការធ្វើម៉ូដែលគន្លងសកម្មភាព (Generative trajectory modeling) ដោយយកទិន្នន័យក្រៅបណ្តាញ (Offline data) ពីបរិស្ថានក្លែងធ្វើមនុស្សយន្តមកបង្ហាត់ម៉ូដែល។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Decision Transformer (Expert Data)
ម៉ូដែល Decision Transformer (ហ្វឹកហាត់ដោយទិន្នន័យអ្នកជំនាញ)
អាចចម្លងឥរិយាបថអ្នកជំនាញបានយ៉ាងល្អ និងទទួលបានអត្រាជោគជ័យខ្ពស់លើកិច្ចការស្មុគស្មាញ (Behavioral cloning)។ ត្រូវការទិន្នន័យពីអ្នកជំនាញដែលពិបាកនិងចំណាយពេលក្នុងការប្រមូល ហើយនៅតែជួបការលំបាកខ្លាំងលើកិច្ចការ Slide។ អត្រាជោគជ័យ ១០០% (Reach), ៩៦% (Pick & Place) និង ៧៣% (Push) ក្នុងរយៈកាល ១០០ ជំហាន។
Decision Transformer (Random Data)
ម៉ូដែល Decision Transformer (ហ្វឹកហាត់ដោយទិន្នន័យចៃដន្យទាំងស្រុង)
មិនត្រូវការចំណាយពេលប្រមូលទិន្នន័យពីអ្នកជំនាញ ងាយស្រួលបង្កើតទិន្នន័យដោយស្វ័យប្រវត្តិសម្រាប់ការហ្វឹកហាត់ទ្រង់ទ្រាយធំ។ អត្រាជោគជ័យទាបខ្លាំងលើកិច្ចការភាគច្រើន ព្រោះម៉ូដែលពិបាករៀនពីទិន្នន័យដែលគ្មានគោលដៅច្បាស់លាស់។ អត្រាជោគជ័យ ១០០% សម្រាប់កិច្ចការងាយ (Reach) ប៉ុន្តែទទួលបានត្រឹម ៧% (Pick & Place) និង ២% (Slide)។
Decision Transformer (90/10 Split Data)
ម៉ូដែល Decision Transformer (ទិន្នន័យចៃដន្យ ៩០% និងអ្នកជំនាញ ១០%)
មានតុល្យភាពរវាងទំហំទិន្នន័យ និងគុណភាព ដោយធ្វើឲ្យអត្រាជោគជ័យកើនឡើងគួរឲ្យកត់សម្គាល់ធៀបនឹងការប្រើទិន្នន័យចៃដន្យសុទ្ធ។ ទោះបីជាលទ្ធផលមានភាពប្រសើរឡើង តែក៏មិនទាន់អាចប្រកួតប្រជែងជាមួយម៉ូដែលដែលប្រើទិន្នន័យអ្នកជំនាញទាំងស្រុងបាននៅឡើយ។ អត្រាជោគជ័យកើនដល់ ៥០% (Pick & Place) និង ២៤% (Push) ក្នុងរយៈកាល ១០០ ជំហាន។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះទាមទារធនធានកុំព្យូទ័រ និងទិន្នន័យគួរសម ពិសេសសម្រាប់ការធ្វើត្រាប់តាមបរិស្ថានក្លែងធ្វើមនុស្សយន្ត និងការហ្វឹកហាត់ម៉ូដែលស្ថាបត្យកម្ម Transformer។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងទាំងស្រុងនៅក្នុងបរិស្ថានក្លែងធ្វើ (Simulation) តាមរយៈកុំព្យូទ័រ ដោយមិនមានការសាកល្បងលើមនុស្សយន្តពិតប្រាកដ (Physical robots) នោះទេ។ នេះមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ព្រោះការរៀននៅក្នុងការក្លែងធ្វើជួយសន្សំសំចៃថវិកា ប៉ុន្តែនៅពេលយកទៅអនុវត្តផ្ទាល់នៅក្នុងរោងចក្រ អាចនឹងជួបប្រទះបញ្ហាគម្លាតរវាងការក្លែងធ្វើនិងការពិត (Sim-to-Real gap) ក៏ដូចជាកត្តារូបវិទ្យានៅក្នុងពិភពពិត។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្រ្តនៃការប្រើប្រាស់ Decision Transformers ក្នុងការបញ្ជាមនុស្សយន្តតាមរយៈទិន្នន័យក្រៅបណ្តាញ (Offline RL) មានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់ការអភិវឌ្ឍវិស័យស្វ័យប្រវត្តិកម្មនៅកម្ពុជា។

សរុបមក ការអនុវត្ត Offline RL ជួយបើកផ្លូវឲ្យស្ថាប័នអប់រំ និងឧស្សាហកម្មនៅកម្ពុជាអាចចាប់ផ្តើមស្រាវជ្រាវបញ្ញាសិប្បនិម្មិតនិងមនុស្សយន្តដោយចំណាយធនធានតិចតួច។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី១៖ សិក្សាពីស្ថាបត្យកម្ម និងដំឡើងបរិស្ថានក្លែងធ្វើ: និស្សិតត្រូវចាប់ផ្តើមសិក្សាពីទ្រឹស្តីនៃ Sequence Modeling ព្រមទាំងដំឡើងបរិស្ថានកូដ gymnasium-robotics និង MuJoCo physics simulator ដើម្បីស្វែងយល់ពីរបៀបដែលមនុស្សយន្តធ្វើអន្តរកម្ម។
  2. ជំហានទី២៖ ការរៀបចំនិងស្វែងយល់ពីទិន្នន័យ Offline: ប្រើប្រាស់ទិន្នន័យស្រាប់ពី D4RL ឬប្រមូលទិន្នន័យដែលបង្កើតដោយ GoFAR ដើម្បីយល់ពីការរៀបចំទិន្នន័យប្រភេទ Trajectories (States, Actions, Rewards) សម្រាប់បញ្ចូនទៅឲ្យម៉ូដែល។
  3. ជំហានទី៣៖ អភិវឌ្ឍម៉ូដែល Decision Transformer: សរសេរកូដអភិវឌ្ឍម៉ូដែលដោយប្រើបណ្ណាល័យ HuggingFace Transformers ហើយកែសម្រួលប៉ារ៉ាម៉ែត្រ ដូចជាការបន្ថយស្រទាប់ Layers ទៅ ២ និងបង្កើន Attention heads ទៅ ៤ ដើម្បីឲ្យសក្តិសមនឹងទំហំ Observation space ។
  4. ជំហានទី៤៖ ហ្វឹកហាត់ និងវាយតម្លៃលើកិច្ចការជាក់លាក់: ដំណើរការហ្វឹកហាត់ម៉ូដែលជាមុនលើកិច្ចការងាយស្រួលដូចជា Reach មុននឹងបន្តទៅ Pick & Place ព្រមទាំងសាកល្បងផ្លាស់ប្តូរទម្ងន់នៃរង្វាន់ (Reward shaping) និងបង្កើនចំនួនជំហានដល់ ១០០ steps ដើម្បីបង្កើនអត្រាជោគជ័យ។
  5. ជំហានទី៥៖ សាកល្បងបំប្លែងទៅកាន់ការអនុវត្តពិត (Sim-to-Real): សហការជាមួយមន្ទីរពិសោធន៍មនុស្សយន្តនៅតាមសាកលវិទ្យាល័យ ដើម្បីផ្ទេរកូដដែលបានហ្វឹកហាត់ក្នុង Simulator រួច យកទៅសាកល្បងបញ្ជាលើដៃមនុស្សយន្តខ្នាតតូចពិតប្រាកដ ដោយវាស់ស្ទង់ពីបញ្ហា Numerical instability។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Decision Transformer ជាស្ថាបត្យកម្មបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលជាទូទៅប្រើប្រាស់សម្រាប់ការបកប្រែឬវិភាគភាសា ប៉ុន្តែនៅក្នុងឯកសារនេះត្រូវបានយកមកប្រើដើម្បីទស្សន៍ទាយនិងកំណត់សកម្មភាពបន្ទាប់របស់មនុស្សយន្ត ដោយផ្អែកលើប្រវត្តិសកម្មភាព ស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ន និងរង្វាន់ដែលចង់បាន។ ដូចជាសិស្សដែលអានសៀវភៅប្រវត្តិសាស្ត្រ រួចទាយថាតើព្រឹត្តិការណ៍អ្វីនឹងកើតឡើងបន្ទាប់ដោយផ្អែកលើលំដាប់លំដោយនៃសាច់រឿងដែលបានកើតឡើងរួចមកហើយ។
Offline Reinforcement Learning ជាបច្ចេកទេសបង្រៀនម៉ូដែលបញ្ញាសិប្បនិម្មិតឲ្យចេះធ្វើការសម្រេចចិត្ត ដោយរៀនពីសំណុំទិន្នន័យចាស់ៗដែលបានប្រមូលទុកជាមុន (កំណត់ត្រាសកម្មភាព) ដោយមិនចាំបាច់ឲ្យម៉ូដែលនោះទៅសាកល្បងខុសត្រូវដោយផ្ទាល់នៅក្នុងបរិស្ថានជាក់ស្តែងនោះទេ។ ដូចជាការរៀនបើកបរដោយត្រឹមតែមើលវីដេអូកំណត់ត្រារបស់អ្នកដទៃបើកបរ ជាជាងការទៅអង្គុយសាកល្បងបើកបរផ្ទាល់នៅលើដងផ្លូវ។
Return To Go (RTG) ជាការគណនានិងបូកសរុបនូវរង្វាន់ ឬលទ្ធផលរំពឹងទុកដែលម៉ូដែលនឹងទទួលបាននាពេលអនាគត ចាប់ពីចំណុចបច្ចុប្បន្នរហូតដល់ចប់កិច្ចការ ដើម្បីជាត្រីវិស័យជួយឲ្យម៉ូដែលដឹងថាត្រូវធ្វើសកម្មភាពអ្វីបន្ទាប់ទើបទទួលបានផលចំណេញខ្ពស់បំផុត។ ដូចជាការសម្លឹងមើលចំនួនគីឡូម៉ែត្រដែលនៅសល់រហូតដល់គោលដៅចុងក្រោយ ដើម្បីគណនាថាតើត្រូវប្រឹងជាន់ហ្គែរប៉ុណ្ណាទៀតទើបទៅដល់ទាន់ពេលវេលា។
Hindsight Experience Replay (HER) ជាបច្ចេកទេសបង្រៀនម៉ូដែលឲ្យរៀនពីកំហុស ដោយយកលទ្ធផលចុងក្រោយដែលខុសពីគោលដៅដើម មកបន្លំចាត់ទុកថាជា "គោលដៅថ្មី" ដើម្បីឲ្យម៉ូដែលនៅតែមានឱកាសរៀនពីរបៀបធ្វើដំណើរទៅកាន់ចំណុចនោះ ទោះបីជាវាជាបរាជ័យក៏ដោយ។ ដូចជាអ្នកបាញ់ធ្នូខុសគោលដៅចូលទៅចំដើមឈើ រួចប្រាប់ខ្លួនឯងថា "ការពិតខ្ញុំមានបំណងបាញ់ដើមឈើនេះតើ" ដើម្បីរៀនពីរបៀបបាញ់ឲ្យចំដើមឈើនោះនៅពេលក្រោយ។
Behavioral cloning ដំណើរការដែលម៉ូដែលបញ្ញាសិប្បនិម្មិតព្យាយាមចម្លង និងធ្វើតាមរាល់សកម្មភាពរបស់អ្នកជំនាញបេះបិទ ដោយយកទិន្នន័យគន្លងសកម្មភាពល្អៗរបស់អ្នកជំនាញមកធ្វើជាគំរូដើមសម្រាប់រៀនសូត្រ។ ដូចជាកូនក្មេងដែលរៀនចងខ្សែស្បែកជើងដោយការសម្លឹងមើល និងធ្វើតាមចលនាដៃរបស់ឪពុកម្តាយគ្រប់ៗជំហាន។
Sparse binary reward ប្រព័ន្ធផ្តល់រង្វាន់ដែលម៉ូដែលនឹងទទួលបានសញ្ញាវិជ្ជមាន (ឧ. លេខ ០) តែនៅពេលដែលវាសម្រេចគោលដៅចុងក្រោយប៉ុណ្ណោះ ហើយវានឹងមិនទទួលបានការលើកទឹកចិត្តឬតម្រុយអ្វីទាំងអស់ (ឧ. លេខ -១) នៅចន្លោះពេលកំពុងពុះពារធ្វើកិច្ចការនោះ។ ដូចជាការប្រលងដែលគ្រូដាក់ពិន្ទុត្រឹមតែ "ជាប់" ឬ "ធ្លាក់" ដោយមិនមានការឲ្យពិន្ទុបណ្តើរៗលើចំណុចនីមួយៗដែលសិស្សបានធ្វើត្រូវឡើយ។
Autoregressive action generation ជាដំណើរការដែលម៉ូដែលព្យាករណ៍ និងបង្កើតទិន្នន័យ ឬសកម្មភាពបន្ទាប់ ម្តងមួយៗតាមលំដាប់លំដោយយ៉ាងតឹងរ៉ឹង ដោយផ្អែកលើសកម្មភាពដែលវាទើបតែបានសម្រេចចិត្តកាលពីជំហានមុន។ ដូចជាការសរសេរប្រយោគមួយ ដែលពាក្យនីមួយៗត្រូវបានជ្រើសរើសដោយពឹងផ្អែកទាំងស្រុងទៅលើពាក្យដែលយើងទើបតែបានសរសេររួចពីមុន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖