增强学习 | Q-Learning

“价值不是由一次成功决定的,而是在长期的进取中体现”

上文介绍了描述能力更强的多臂赌博机模型,即通过多台机器的方式对环境变量建模,选择动作策略时考虑时序累积奖赏的影响。虽然多臂赌博机模型中引入了价值的概念,但方法在建模过程中本质上是以策略为优化目标,因此又常被归为基于策略的增强学习方法。

此外,增强学习方法还有基于价值以及基于模型两类主要方法。本文介绍第二类,先从描述价值目标的Q函数开始,它也常称之为Q-Learning方法。

最简单的Q函数可用“状态-动作”二维表(Q-Table)描述,其中行表示状态s,列表示动作a,矩阵中的值表示特定状态下执行某动作的回报值为r(s,a)。智能体Agent通过不断更新并查找该表,找到当前状态回报最高的动作执行。

为避免Q-Table陷入局部最优,即使得当前回报最高的结果能达到全局最优,需要通过训练获得累积回报,迭代更新Q-Table,使之能指导长期期望价值最大化的动作执行。

为便于计算,将Q-Table表示为Bellman递推等式,拆分为当前回报和未来最大回报的和,即Q(s,a)=r(s, a)+b(max(Q(s’,a’))),其中s’表示s状态在a行为作用下的下一状态,而a’为s’状态后所有可能的行为,b为价值累积过程中的打折系数,决定了未来回报相对于当前回报的重要程度。

同样的,也可使用神经网络对Q函数进行建模,其输入为Agent环境状态,输出为使价值最大化的Agent动作。训练过程中,初始Q(s,a)为0,训练中Agent每行动一次,通过Bellman等式计算Q’(s,a),优化目标是使得Agent根据Q函数执行动作能获得训练过程中的最大价值回报,即Q(s,a)与Q’(s,a)的差异最小。

例如,OpenAI gym的FrozenLake问题,假设人要穿过一个4x4方格的冰湖(从S到G),有冰的地方(F)可以行走,无冰的洞(H)会掉入湖中。使用增强学习建模,其状态空间为4x4的方格空间,动作为“上下左右”的移动,达到目标的回报价值为1,掉入洞中的回报价值为-1。

分别使用Q-Table和神经网络Q函数对FrozenLake问题进行建模求解,可以发现神经网络Q函数的学习方法,在同样实验迭代次数下可以探索出更多的“可行路径”。

对代码实现和实验效果感兴趣的朋友,可在数据小虾米公众号后台回复“代码”,获得源码地址。



数据科学武林风起云涌,
随数据小虾米共闯江湖~

?

时间: 2024-12-29 23:51:20

增强学习 | Q-Learning的相关文章

增强学习Reinforcement Learning经典算法梳理2:蒙特卡洛方法

1 前言 在上一篇文章中,我们介绍了基于Bellman方程而得到的Policy Iteration和Value Iteration两种基本的算法,但是这两种算法实际上很难直接应用,原因在于依然是偏于理想化的两个算法,需要知道状态转移概率,也需要遍历所有的状态.对于遍历状态这个事,我们当然可以不用做到完全遍历,而只需要尽可能的通过探索来遍及各种状态即可.而对于状态转移概率,也就是依赖于模型Model,这是比较困难的事情. 什么是状态转移?就比如一颗子弹,如果我知道它的运动速度,运动的当前位置,空气

增强学习Reinforcement Learning经典算法梳理3:TD方法

转自:http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51382759 博客地址:http://blog.csdn.net/songrotek/article/category/5419801

【转载】增强学习(Reinforcement Learning and Control)

增强学习(Reinforcement Learning and Control)  [pdf版本]增强学习.pdf 在之前的讨论中,我们总是给定一个样本x,然后给或者不给label y.之后对样本进行拟合.分类.聚类或者降维等操作.然而对于很多序列决策或者控制问题,很难有这么规则的样本.比如,四足机器人的控制问题,刚开始都不知道应该让其动那条腿,在移动过程中,也不知道怎么让机器人自动找到合适的前进方向. 另外如要设计一个下象棋的AI,每走一步实际上也是一个决策过程,虽然对于简单的棋有A*的启发式

增强学习(Reinforcement Learning and Control)

增强学习(Reinforcement Learning and Control)  [pdf版本]增强学习.pdf 在之前的讨论中,我们总是给定一个样本x,然后给或者不给label y.之后对样本进行拟合.分类.聚类或者降维等操作.然而对于很多序列决策或者控制问题,很难有这么规则的样本.比如,四足机器人的控制问题,刚开始都不知道应该让其动那条腿,在移动过程中,也不知道怎么让机器人自动找到合适的前进方向. 另外如要设计一个下象棋的AI,每走一步实际上也是一个决策过程,虽然对于简单的棋有A*的启发式

Deep Reinforcement Learning 深度增强学习资源

1 学习资料 增强学习课程 David Silver (有视频和ppt): http://www0.cs.ucl.ac.uk/staff/D.Silver/web/Teaching.html 最好的增强学习教材: Reinforcement Learning: An Introduction https://webdocs.cs.ualberta.ca/~sutton/book/the-book.html 深度学习课程 (有视频有ppt有作业) https://www.cs.ox.ac.uk/p

CS294-112 深度强化学习 秋季学期(伯克利)NO.6 Value functions introduction NO.7 Advanced Q learning

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- un

增强学习与马尔科夫决策过程

现有的机器学习算法根据模型的学习过程大致可以分为四类:监督式学习,无监督式学习,半监督式学习和增强学习. ① 监督式学习:从标记好的训练数据中进行模型的训练,常用来做分类和回归,例如逻辑回归.反向神经网络: ② 无监督式学习:根据数据的特征直接对数据的结构和数值进行归纳,常用来做聚类,例如周知的K-均值,谱聚类: ③ 半监督式学习:根据部分标记的和部分没有标记的训练数据进行模型的学习,常用来做回归和分类: ④ 增强式学习:作为今天要讨论的主角,是机器学习中最酷的分支之一,其通过不断的试错.反馈进

(转) 深度增强学习与通用人工智能

深度增强学习前沿算法思想 CSDN 作者: Flood Sung 2017-02-16 09:34:29 举报 阅读数:3361 作者: Flood Sung,CSDN博主,人工智能方向研究生,专注于深度学习,增强学习与机器人的研究. 责编:何永灿,欢迎人工智能领域技术投稿.约稿.给文章纠错,请发送邮件至[email protected]本文为<程序员>原创文章,未经允许不得转载,更多精彩文章请订阅2017年<程序员>? 2016年AlphaGo计算机围棋系统战胜顶尖职业棋手李世石

增强学习、增量学习、迁移学习——概念性认知

一.增强学习/强化学习(Reinforcement Learning ) 我们总是给定一个样本x,然后给或者不给label y.之后对样本进行拟合.分类.聚类或者降维等操作.然而对于很多序列决策或者控制问题,很难有这么规则的样本.比如,四足机器人的控制问题,刚开始都不知道应该让其动那条腿,在移动过程中,也不知道怎么让机器人自动找到合适的前进方向.另外如要设计一个下象棋的AI,每走一步实际上也是一个决策过程,虽然对于简单的棋有A*的启发式方法,但在局势复杂时,仍然要让机器向后面多考虑几步后才能决定

神经网络+增强学习

该文章转至: https://www.cnblogs.com/xlturing/p/5844555.html 马里奥AI实现方式探索 --神经网络+增强学习 儿时我们都曾有过一个经典游戏的体验,就是马里奥(顶蘑菇^v^),这次里约奥运会闭幕式,日本作为2020年东京奥运会的东道主,安倍最后也已经典的马里奥形象出现.平时我们都是人来玩马里奥游戏,能否可以让马里奥智能的自己闯关个呢?OK,利用人工智能的相关算法来进行自动化通关一直是一个热门的话题,最近最火的相关东东就是传说中的alphaGo啦.而在