2025_NIPS_Task-aware world model learning with meta weighting via bi-level optimization

文章主要内容总结该研究聚焦于模型基强化学习（MBRL）中“世界模型与智能体特定任务的环境对齐”问题，提出了一种基于双层优化的任务感知环境建模框架（TEMPO）。现有模型存在两类局限：最大似然估计（MLE）模型虽能保留丰富语义信息，但平等对待所有观测信息，忽视任务相关信息，导致模型回报与环境回报存在差距；价值等价模型虽能聚焦任务价值相关特征，但丢弃大量语义信息，且面临实现和扩展性难题。TEMPO以DreamerV2的循环状态空间模型（RSSM）为基础，核心设计包括：1）提出变分价值感知损失（V-VAML），适配 latent 状态空间，通过后验状态与先验状态的价值差异评估模型任务感知能力；2）引入元加权网络（meta weighter），为MLE目标中的每个训练样本分配任务相关的重要性权重；3）构建双层优化结构：下层通过加权MLE目标训练世界模型，保留语义信息并聚焦重要样本；上层通过最小化V-VAML损失优化元加权网络，实现任务感知。实验在DeepMind Control Suite的9个连续控制任务和Atari的6个离散控制任务中验证，TEMPO在渐近性能、训练稳定性和收敛速度上均达到当前最优，显著优于DreamerV2及D4PG、Rainbow等模型无关RL算法，消融实验验证了元加权机制和输入设计的有效性。创新点双层优化融合两类模型优势：首次将元学习思想引入世界模型训练，通过上层元加权网络优化任务感知损失、下层训练加权MLE模型，既保留了MLE模型的语义信息丰富性，又具备价值等价模型的任务针对性，解决了两类模型的固有矛盾。