kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Explainable Reinforcement Learning for Remote Electrical Tilt Optimization
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2022 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Controlling antennas’ vertical tilt through Remote Electrical Tilt (RET) is an effective method to optimize network performance. Reinforcement Learning (RL) algorithms such as Deep Reinforcement Learning (DRL) have been shown to be successful for RET optimization. One issue with DRL is that DRL models have a black box nature where it is difficult to ’explain’ the decisions made in a human-understandable way. Explanations of a model’s decisions are beneficial for a user not only to understand but also to intervene and modify the RL model. In this work, a state-ofthe-art Explainable Reinforcement Learning (XRL) method is evaluated on the RET optimization problem. More specifically, the chosen XRL method is the Embedded Self-Prediction (ESP) model proposed by Lin, Lam, and Fern [16] which can generate contrastive explanations in terms of why an action is preferred over the other. The ESP model was evaluated on two different RET optimization scenarios. The first scenario is formulated as a single agent RL problem in a ’simple’ environment whereas the second scenario is formulated as a multi agent RL problem with a more complex environment. In both scenarios, the results show little to no difference in performance compared to a baseline Deep Q-Network (DQN) algorithm. Finally, the explanations of the model were validated by comparing them to action outcomes. The conclusions of this work is that the ESP model offers explanations of its behaviour with no performance decrease compared to a baseline DQN and the generated explanations offer value in debugging and understanding the given problem.

Abstract [sv]

Att styra antenners vertikala lutning genom RET är en effektiv metod för att optimera nätverksprestanda. RL-algoritmer som DRL har visat sig vara framgångsrika för REToptimering. Ett problem med DRL är att DRL-modeller är som en svart låda där det är svårt att ’förklara’ de beslut som fattas på ett sätt som är begripligt för människor. Förklaringar av en modells beslut är fördelaktiga för en användare inte bara för att förstå utan också för att ingripa och modifiera RL-modellen. I detta arbete utvärderas en toppmodern XRL-metod på RET-optimeringsproblemet. Mer specifikt är den valda XRL-metoden ESP-modellen som föreslagits av Lin, Lam och Fern [16] som kan generera kontrastiva förklaringar i termer av varför en handling föredras framför den andra. ESP-modellen utvärderades på två olika RET-optimeringsscenarier. Det första scenariot är formulerat som ett problem med en enstaka agent i en ’enkel’ miljö medan det andra scenariot är formulerat som ett problem med flera agenter i en mer komplex miljö. I båda scenarierna visar resultaten liten eller ingen skillnad i prestanda jämfört med en DQN-algoritm. Slutligen validerades modellens förklaringar genom att jämföra dem med handlingsresultat. Slutsatserna av detta arbete är att ESPmodellen erbjuder förklaringar av dess beteende utan prestandaminskning jämfört med en DQN och de genererade förklaringarna ger värde för att felsöka och förstå det givna problemet.

Place, publisher, year, edition, pages
2022. , p. 44
Series
TRITA-EECS-EX ; 2022:601
Keywords [en]
Reinforcement Learning, Explainability, Explainable Reinforcement Learning, Machine Learning, Artificial Intelligence, Remote Electrical tilt optimization.
Keywords [sv]
Förstärkningsinlärning, Förklarbarhet, Förklarbar Förstärkningsinlärning, Maskininlärning, Artificiell Intelligens, Optimering av Fjärrlutning.
National Category
Computer Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-321672OAI: oai:DiVA.org:kth-321672DiVA, id: diva2:1712183
External cooperation
Ericsson AB
Subject / course
Computer Science
Educational program
Master of Science - Computer Science
Supervisors
Examiners
Available from: 2022-11-22 Created: 2022-11-21 Last updated: 2022-11-22Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3846 kB)514 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3846 kBChecksum SHA-512
5899d816a54b28ac6fa36517d883c96aee0dbfa4a35ba94fc7eb8158f9d8ff71d5bcbe39fec577aab46375e31ad45970fd9ebd8866f996e3ff973259dc328565
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Computer Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 522 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1056 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf