【torchrl】强化学习训练流程

1 采集数据阶段

上面这个循环是用来采集数据，并且加入到replay buffer中。最终获取的数据是
- s: 当前状态，或者observation
- a: 当前动作，后面重要性采样需要用到
- pa: 选择当前动作的概率，后面重要性采样用到
- r: 当前的奖励值
- s’: 下一个状态

有些算法可能会直接在这里估计state value，即这步的下面一步合并到这步中，那么就会增加state value, 和next state value
这里也可以采集多步，再加入到replay buffer中。

2 训练阶段

一般是采集一步数据，加入replay buffer，然后采样若干数据训练多次。也有是采集多步数据，然后训练多次。

2.1 critic损失计算

1. 计算target value需要通过advatage+state value计算。
2. advatage具体的计算方式是：
   $$\text{adv}=r+\gamma v^{\prime }-v$$
   这里的v和v’是当前value和下一步value，adv间接表示了动作的价值。
   当多步的adv加权求和之后，可以获得vae，它表示了更加优秀的动作价值估计，在计算actor loss时使用。

adv+v就是当前状态价值了，或者说$v_t=r+\gamma v^{\prime }$，这个值就是critic的目标。

2.2 actor损失的计算

1. 首先通过当前的actor网络，估计出了动作action的概率pa
2. 损失就是-vae(pa-pa’)，这里pa’是之前选择动作action的概率。
3. 对于PPO来说，可以对损失进行进一步裁剪。

以上的训练阶段的两个损失，均是通过PPOLoss计算的。具体可以看:https://github.com/pytorch/rl/blob/main/torchrl/objectives/ppo.py

问题

1 在收集之后马上计算state value，和从replay buffer取出来后再计算state value，两者有什么区别？

下面是gpt回答：

1. 将状态值加入到Replay Buffer中

优点：

• 稳定性：由于状态值是与状态和动作对应的估计值，这样存储在replay buffer中的值是基于当时的critic网络计算的，避免了因critic网络更新而引起的估计不稳定。
  减少计算开销：在每次使用replay buffer中的样本进行训练时，直接读取存储的状态值，可以减少重新计算的开销。

缺点：

• 过时的估计：随着训练的进行，critic网络不断更新，存储在replay buffer中的状态值可能变得过时，不再准确反映当前的网络状态。
• 存储空间：需要额外的存储空间来保存这些状态值，增加了内存的需求。

2. 通过当前的Critic网络重新估计

优点：

• 最新的估计：每次使用replay buffer中的样本时，使用当前的critic网络重新估计状态值，保证了状态值反映的是最新的网络状态。
• 避免过时信息：由于每次都重新计算，可以避免使用过时的信息进行更新，提高了训练的有效性。

缺点：

• 计算开销增加：每次从replay buffer中取样本时都需要通过当前的critic网络重新估计状态值，增加了计算开销。
• 可能的估计不稳定：由于critic网络在训练过程中不断更新，状态值的估计可能会有较大的波动，导致训练的不稳定性。

两者应该都可以，在torchrl中也会在vae计算时候检查是否已经估计了state value，没有的话会自动帮你调用critic估计一下。

2 在网络前加上RNN是否破坏了马尔可夫性

如果只能获取有限状态，应该是不影响。如果是所有状态，则影响。

3 replay buffer应该存储什么

如果采集到数据，马上就计算state value，那么其实不需要保存state，也就是critic(no grad)这一步可以放在step之前，然后在replay buffer中不再存储state，而是state value。这两种方式都可以，看自己选择了。