Value-based learning(价值学习)入门(使用DQN)

以下内容总结自B站:深度强化学习(Deep Reinforcement Learning)_哔哩哔哩_bilibili

一、概述:

Value-based learning(价值学习):使用神经网络Deep Q network(DQN)来近似学习Q^*(s,a);使用时间差分(TD:temporal different)算法来训练DQN,即学习神经网络的参数。

二、概念回顾:

1、基于策略\pi的动作价值函数(Action-value function)

Q_{\pi}(s_t,a_t) = \mathbb{E}[U_t|S_t = s_t, A_t = a_t]表示t时刻状态s_t下做动作之后能获得的回报的期望。

U_t = R_t + \gamma \cdot R_{t+1} + \gamma ^2 \cdot R_{t+2} + \gamma ^3 \cdot R_{t+3} + \gamma ^4 \cdot R_{t+4} + \cdots

  • U_t 是回报 (Return):表示t时刻开始未来执行一组动作后能够获得的奖励之和。 U_t = R_t + \gamma R_{t+1} + \gamma ^2R_{t+2} + \gamma ^3R_{t+3} + \cdots
  • R_i是即时奖励,与状态 S_i和动作A_i相关;\gamma是折扣因子,取[0,1]之间。未来的奖励不确定,所以需要在未来奖励上打个折扣。
  • 动作价值函数Q_\pi(s_t, a_t)的现实意义:如果用策略\pi ,我们能知道在状态s_t下做动作a_t是否明智,即Q_\pi(s_t, a_t)会对动作空间中的每一个动作a_t打分。如果有了Q_\pi(s_t, a_t),Agent就能根据Q_\pi(s_t, a_t)对动作的评价做决策,选择得分最高的动作。
  • 用不同的策略\pi函数,会得到不同的Q_\pi(s_t, a_t)
  • 下面尝试把Q_\pi(s_t, a_t)中的\pi去掉:对Q_\pi(s_t, a_t)求关于\pi的最
### 回答1: Value-based 强化学习模型是一种将智能体的行动价值进行评估,从而决策哪个行动更有利可图的强化学习方法。 这种模型的框架如下: 1. 定义状态:确定智能体的环境状态。 2. 定义动作:确定智能体可以执行的动作。 3. 定义奖励函数:确定行动对环境状态的影响,并对每个动作进行评估。 4. 通过价值函数预测动作的价值:根据智能体的当前状态和奖励函数,估算动作的价值。 5. 基于价值函数选择动作:选择价值最高的动作。 该模型的原理是:通过不断地评估动作的价值,来决策智能体的行动。这种方法可以在不知道环境的内部状态的情况下,让智能体学会在复杂的环境中进行决策。 通过迭代不断更新价值函数,智能体可以学到如何选择最优的行动。随着智能体对环境的了解不断深入,价值函数也会变得更加准确。 ### 回答2: Value-based强化学习模型是一种基于值函数的方法,用于解决强化学习问题。它的基本框架包括状态空间、动作空间、奖励函数和值函数。 在这个框架中,状态空间是所有可能的状态集合,动作空间是所有可能的动作集合。奖励函数用来评估在特定状态下采取某个动作的好坏程度,它为每个状态和动作对分配一个即时奖励。 值函数是定义在状态空间上的函数,用来评估状态的价值。具体而言,值函数可以分为状态价值函数和动作价值函数。状态价值函数(V函数)给出了在特定状态下能够获得多少累积奖励,而动作价值函数(Q函数)给出了在特定状态采取某个动作后能够获得多少累积奖励。 Value-based强化学习模型的原理是通过学值函数来指导智能体的决策。这种方法的核心思想是,智能体应该选择能够使累积奖励最大化的动作。为了实现这个目标,模型通过利用当前已知的值函数来估计状态动作对的价值,并选择具有最高价值的动作。 具体来说,模型使用了通过迭代更新的方法,例如Q-learning算法或Deep Q网络(DQN)来学值函数。这些算法通过采样和优化来不断改进值函数的估计,以此来提高智能体的决策性能。 总之,Value-based强化学习模型的框架和原理是通过学值函数来指导智能体的决策,以实现最大化累积奖励的目标。这个框架包括状态空间、动作空间、奖励函数和值函数,原理则是通过迭代更新值函数,使其能够准确评估状态动作对的价值,从而使智能体能够做出最佳决策。 ### 回答3: value-based强化学习是一种基于值函数的强化学习模型。它的框架包括四个主要的组成部分:状态表示、行动选择、状态转移和值函数更新。 首先,状态表示是指将环境的状态进行合适的编码表示。在value-based强化学习中,通常将状态表示为一个向量或一个张量,它包含了环境中所有重要的信息。 其次,行动选择是指根据当前状态和值函数选择下一步的行动。在value-based强化学习中,行动选择通常是基于一个被称为Q值函数的值函数。Q值函数接受一个状态和一组可能的行动,并输出每个行动的值。根据Q值函数,我们可以选择具有最高Q值的行动作为下一步执行的行动。 然后,状态转移是指在环境中执行选择的行动,并观察到新的状态和获得的奖励。根据环境的动力学,我们能够了解如何从当前状态和选择的行动转移到下一个状态,并且能够获取到与该转移相关的奖励信号。 最后,值函数更新是指通过与环境交互获得的奖励信号更新值函数。在value-based强化学习中,我们使用一种迭代的方法,通过比较实际奖励和预测奖励来改进值函数的估计。常用的值函数更新算法有Q Learning和Deep Q Network(DQN)。这些算法使用经验回放和目标网络来稳定训练过程,并通过不断迭代来逼近最优的值函数。 综上所述,value-based强化学习模型的框架和原理涵盖了状态表示、行动选择、状态转移和值函数更新这四个主要的组成部分。通过这些组成部分的配合和训练,value-based强化学习模型能够学到最优的值函数,从而能够在环境中做出最佳的决策。
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