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寻找树:通过搜索为黑盒系统综合决策树策略

人工智能 2025-04-23 v2 机器学习

摘要

决策树由于其可解释性,作为(动态)系统的控制策略极具吸引力。遗憾的是,构建或综合此类策略是一项具有挑战性的任务。先前的方法通过模仿神经网络策略、逼近通过形式化综合获得的表格策略、采用强化学习,或将问题建模为混合整数线性规划来实现这一点。然而,这些工作可能需要获取难以得到的精确策略或环境的形式化模型(在形式化综合的范围内),并且可能无法对最终树策略的质量或规模提供保证。相比之下,我们提出了一种方法,在给定确定性黑盒环境和规范、树谓词的离散化以及初始状态集合的情况下,综合最优决策树策略,其中最优性是关于实现目标的步数来定义的。我们的方法是一种专门的搜索算法,它在给定的离散化下系统地探索(呈指数级庞大的)决策树空间。关键组件是一种新颖的基于轨迹的剪枝机制,可显著减少搜索空间。我们的方法代表了一种概念上新颖的方法,即使对于具有黑盒规范的黑盒环境,也能综合具有最优性保证的小型决策树策略。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.03260,
  title  = {In Search of Trees: Decision-Tree Policy Synthesis for Black-Box Systems via Search},
  author = {Emir Demirović and Christian Schilling and Anna Lukina},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.03260},
  year   = {2025}
}

备注

8 pages main text incl. references, 2 pages appendix