强化学习(十二)PPO

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1. 重要性采样

在介绍近端策略优化(proximal policy optimization,PPO) 之前,我们先回顾同策略(On-policy)和异策略(Off-policy)这两种训练方法的区别。在强化学习里面,要学习的是一个智能体。如果要学习的智能体和与环境交互的智能体是相同的,我们称之为同策略。如果要学习的智能体和与环境交互的智能体不是相同的,我们称之为异策略。

为什么我们会想要考虑异策略?让我们回忆一下策略梯度。策略梯度是同策略的算法,因为在策略梯度中,我们需要一个智能体(agent)、一个策略(policy)和一个演员(actor)。演员去与环境交互搜集数据,搜集很多的轨迹 τ\tauτ,根据搜集到的数据按照策略梯度的公式更新策略的参数,所以策略梯度是一个同策略的算法。PPO是策略梯度的变形,它是现在 OpenAI 默认的强化学习算法。

在Matlab中实现PPO算法用于强化学习,需要考虑多方面细节。基础实现完成后,在实际问题里运用PPO,要考虑设定学习率、选择优势函数的折扣因子、处理高维动作空间等问题,这需要对强化学习和Matlab编程有更深入的理解[^1]。 在机器人物体抓取这一强化学习应用场景中,有一种基于深度学习和PPO深度强化学习的堆叠物体抓取算法可在Matlab中进行仿真。该算法利用深度学习模型进行物体检测和姿态估计,使用PPO深度强化学习算法学习抓取策略。其主要步骤暂未详细提及,但给出了算法的大致框架,并且提供了MATLAB仿真源代码 [^2]。 下面为一个简单示意性的Matlab实现PPO算法框架(非完整可运行代码): ```matlab % 初始化环境和参数 env = createEnvironment(); % 自定义函数创建环境 learningRate = 0.001; % 示例学习率 discountFactor = 0.99; % 示例折扣因子 % 初始化策略网络和价值网络 policyNetwork = createPolicyNetwork(); % 自定义函数创建策略网络 valueNetwork = createValueNetwork(); % 自定义函数创建价值网络 % 训练循环 for episode = 1:numEpisodes state = reset(env); % 重置环境获取初始状态 done = false; while ~done % 根据策略网络选择动作 action = selectAction(policyNetwork, state); % 自定义函数选择动作 % 执行动作并获取下一个状态、奖励和是否结束标志 [nextState, reward, done] = step(env, action); % 更新策略网络和价值网络(PPO核心更新逻辑) [policyNetwork, valueNetwork] = updateNetworks(policyNetwork, valueNetwork, state, action, reward, nextState, learningRate, discountFactor); % 自定义更新函数 state = nextState; end end ```
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