强化学习_10_Datawhale稀疏奖励

本文探讨了强化学习中解决稀疏奖励问题的各种方法,包括设计奖励、好奇心驱动奖励、课程学习及分层强化等策略,并深入讨论了设计奖励存在的挑战与内在好奇心模块的设计方法。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

习题

10-1 解决稀疏奖励的方法有哪些?

  • 设计奖励
  • 好奇心驱动的奖励
  • 课程学习 / 逆课程学习
  • 分层强化

10-2 设计奖励方法存在什么主要问题?

需要预先拥有领域知识,需要经验积累

10-3 内在好奇心模块是什么?我们应该如何设计这个内在好奇心模块?

内在好奇心模块: 输入状态s1、动作a1和状态s2, 输出另一个奖励ri1。总奖励包含r和ri
设计内在好奇心模块:

  • 一般网络构建
    • 输入s1, a1, 输出s’t+1;
    • 评估: similar(s’t+1, st+1) 越大则奖励越大。
    • 简述: 倾向于让智能体做一些风险比较大的动作,从而增加其探索的能力
  • 增强表达的网络构建
    • 内在好奇心优化为特征提取器
    • feature + head
    • feature 层进行特征提取 将 s -> imp_s
    • head 进行优化
    • forward:
      • imp_s = feature(s)
      • imp_s1 = feature(s1)
      • a’=head(imp_s, imp_s1)
    • 评估 进行下一次动作的
      • similar(a1, a’) 动作跟真正的动作越接近越好
    • ri = imp_s1 - Q(a, imp_s)

在这里插入图片描述

### 使用人类反馈解决强化学习中的稀疏奖励问题 在强化学习领域,当环境提供的奖励非常稀缺时,智能体很难有效地学习到有用的行为模式。为了克服这一挑战,引入了基于人类反馈的方法作为额外的信息源。 #### 方法概述 通过集成来自人的偏好或评价,可以显著改善智能体的学习效率和效果。具体来说,在面对稀疏奖励的情况下,可以通过询问操作者关于两个轨迹片段哪个更好的方式收集定性的比较数据[^1]。这种方法不仅能够提供即时指导,而且有助于构建更加丰富的训练样本集。 #### 实现细节 一种常见的做法是在每轮迭代结束之后展示给专家若干对由当前策略产生的状态转移序列,并请求其指出哪一个更接近目标行为;随后利用这些标注更新价值函数或者直接调整策略参数以反映新的见解。此外,还可以采用主动学习机制让算法自主挑选最有疑问的例子提交给人类教师确认,从而最大化每次互动的价值。 ```python def update_policy_with_human_feedback(policy, trajectories, human_oracle): # Select pairs of trajectory segments for comparison comparisons = select_comparisons(trajectories) # Query the human oracle on selected comparisons preferences = [] for traj_a, traj_b in comparisons: preference = human_oracle.compare_trajectories(traj_a, traj_b) preferences.append(preference) # Update policy based on collected preferences updated_policy = refine_policy(policy, preferences) return updated_policy ``` 此过程允许即使在缺乏频繁正面激励信号的任务环境中也能逐步引导智能体向期望方向发展。值得注意的是,虽然这种方式增加了系统的复杂性和潜在成本,但它确实能有效缓解因奖励不足而导致的探索难题并促进更快收敛至优质解空间。
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