Nov, 2023
强化学习的最优攻击与防御
Optimal Attack and Defense for Reinforcement Learning
Jeremy McMahan, Young Wu, Xiaojin Zhu, Qiaomin Xie
TL;DR为确保强化学习在真实系统中的可用性，需要保证其对噪声和对抗性攻击具有鲁棒性。本文研究在线操纵攻击的全类攻击形式，包括状态攻击、观察攻击、行动攻击和奖励攻击。我们通过马尔可夫决策过程（MDP）对隐藏在攻击交互中的元级环境进行建模，并展示了该攻击者设计隐蔽攻击以最大化其预期收益（通常对应于减小受害者价值）的问题。我们证明攻击者可以通过规划或使用标准强化学习技术进行学习，以多项式时间或多项式样本复杂度确定最优攻击策略。我们认为受害者的最优防御策略可以通过解决随机 Stackelberg 博弈获得，该博弈可以简化为部分可观察的交替轮流随机博弈（POTBSG）。攻击者和受害者都不会从偏离各自最优策略中获益，因此这些解决方案具有真正的鲁棒性。虽然防御问题是 NP 困难的，但我们证明在许多情况下最优马尔可夫防御策略可以在多项式时间（样本复杂度）内计算（学习）。