Google Research Football: новая среда для обучения RL-агентов

Google AI опубликовали новую задачу для тренировки алгоритмов обучения с подкреплением (RL). Агенты будут учиться играть в футбол.

Обучения с подкреплением фокусируется на задаче обучить агентов взаимодействовать со средой, в которую они помещены, и решать комплексные задачи. Уже сейчас методы обучения с подкреплением используются в робототехнике, беспилотных автомобилях и киберспорте. Игра в футбол требует агентов держать краткосрочный контроль, выучивать концепты из игры (напр., передача мяча) и уметь формировать стратегии игры.

Football Environment была смоделирована на примере футбольных видеоигр. Среда представляет собой 3D симуляцию, где агенты контролируют игру одного игрока или всю команду. Цель агента — выиграть у команды противников.

Бета-версия находится в открытом доступе.

Видеодемонстрация среды:

Игровая симуляция

Главная часть Football Environment  — это продвинутая симуляция игры в футбол (Football Engine). Симуляция базируется на значительно модифицированной версии Gameplay Football. В зависимости от входных действий двух противоборствующих команд, симулируются все аспекты футбольного матча: голы, нарушения правил, угловые и пенальти удары и офсайды.

Football Engine реализован на C++. Это позволяет пользоваться симулятором на готовых машинах с GPU и без. Благодаря своей реализации, можно совершать около 25 миллионов шагов за день на шестиядерной машине.

Дополнительный функционал симуляции:

1. Возможность как учить репрезентации состояний, который содержат информацию о локации игрока, так и учить агентов на сырых данных пикселей;
2. Чтобы оценить эффект случайности, можно прогонять симуляцию в стохастическом (есть доля случайности в решениях агентов и в среде) или детерминистическом (нет случайности) режимах;
3. Совместим с API OpenAI Gym;
4. Возможность для исследователей играть за своего агента с помощью клавиатуры или геймпада

Список задач

Исследователи предлагают набор проблем в обучении с подкреплением (Football Benchmarks), которые можно решить с помощью Football Engine. Цель этих задач в том, чтобы обыграть основанного на правилах игрока. Правила для агента прописывались вручную.

В Football Benchmarks есть три типа задач:

• Easy Benchmark;
• Medium Benchmark;
• Hard Benchmark

Задачи различаются силой основанного на правилах оппонента. Исследователи протестировали задачи на двух state-of-the-art подходах в обучении с подкреплением: DQN и IMPALA.