A2C方法(策略梯度中的Baseline)

就是把Baseline用在Actor-Critic网络中。

这里的Actor-Critic网络也有两个网络,分别是策略网络和价值网络,策略网络记作,其中θ为神经网络的参数,该神经网络近似的是策略函数,来控制agent的动作。价值网络记作,其中w是价值神经网络的参数,该神经网络近似的是状态价值函数,用来评价状态的好坏。这里的Actor-Critic网络与之前的不太一样,之前的critic用的是动作价值函数Q,这里用的是状态价值V,动作价值函数Q依赖于状态s和动作a,而状态价值V只依赖于状态s,所以V比Q更好训练。

网络的构建:两个网络有相同的输入s,可以用相同的卷积层来提取特征,两个神经网络共享卷积层参数,然后用一些全连接层来算概率分布,红色部分就是策略网络的输出,agent做的动作就是从这个概率分布中随机抽取得到的,用不同的全连接层来算一些实数,作为价值网络v的输出。

算法步骤:

1.每一轮观测到一个transition

2.计算TD target由两部分构成,一部分是真实观测到的奖励,另一部分是价值网络对t+1时刻的状态的估计。

3.计算TD error,它是价值网络的预测和TD target的差。

4.用近似策略梯度来更新策略网络参数θ

5.用梯度下降更新价值网络的参数w,用梯度下降可以使得TD error减小,可以让价值网络更接近TD target。

 

 

 

 

 

 

### 关于MATLAB中的A2C算法实现 在MATLAB中,虽然有许多关于机器学习和强化学习的经典算法实现(如支持向量机的SMO算法[^1]),但对于更复杂的深度强化学习算法(如Advantage Actor-Critic, A2C)的支持相对较少。这是因为A2C通常依赖于深度神经网络来近似策略函数和价值函数,而这些功能主要由Python框架(如TensorFlow或PyTorch)提供。 然而,在某些情况下,可以利用MATLAB内置的Deep Learning Toolbox以及Reinforcement Learning Toolbox来尝试构建类似的模型。以下是可能的方法: #### 使用MATLAB Reinforcement Learning Toolbox MATLAB 的 Reinforcement Learning Toolbox 提供了一些预定义的代理类型,其中包括Actor-Critic架构的基础形式。尽管它不直接称为“A2C”,但可以通过自定义方式接近其实现逻辑。具体来说: - **创建环境**:通过 `rlFunctionEnv` 或其他方法定义状态空间、动作空间及奖励机制。 - **设计Agent**:使用 `rlACAgent` 创建一个基本的Actor-Critic Agent,并调整其参数以适应特定需求。 - **训练过程**:调用 `train` 函数执行训练循环,同时监控收敛性和性能指标。 下面是一个简单的伪代码示例展示如何设置此类系统的一部分组件: ```matlab % 定义环境接口 env = rlPredefinedEnv('CartPole-Discrete'); obsInfo = getObservationInfo(env); actInfo = getActionInfo(env); % 构建Q(s,a) 和 π(a|s) 网络结构 qNetwork = createQValueFunction(obsInfo, actInfo); % 值函数估计器 policyNetwork = createPolicyFunction(obsInfo, actInfo); % 行动概率分布生成器 % 初始化RL对象 agentOpts = rlACAgentOptions; agentOpts.SampleTime = 0.1; actorCriticNet = rlACRepresentation(policyNetwork,qNetwork,... obsInfo,actInfo,'Observation', {'state'},'Action','action',... 'CriticOptimizerFcn',@adamopt,... 'ActorOptimizerFcn', @rmspropopt); a2cLikeAgent = rlACAgent(actorCriticNet, agentOpts); % 开始模拟与优化流程 trainingStats = train(agent, env); ``` 需要注意的是上述片段仅为概念验证性质;实际应用时需依据项目具体情况进一步细化各部分配置选项并引入更多超参调节手段[^4]。 #### 自己编写完整的解决方案 如果希望完全掌控整个开发周期,则可以从零起步搭建属于自己的版本。这涉及以下几个核心模块的设计与集成: 1. **数据收集阶段** – 记录轨迹样本集 {st , at } 及对应回报 rt+V(st+1)-V(st). 2. **损失计算环节** – 结合策略梯度定理推导目标表达式 L(θ)=E[Gt−baseline]*logπ(at | st ; θ),并通过反向传播更新权重矩阵W. 3. **评估体系建立** – 不断测试当前策略的表现水平直至达到预期效果为止. 此路径技术门槛较高且耗时较长,因此推荐优先考虑借助官方工具箱简化工作负担的同时获取良好成果表现。 ---
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