PPO代码理解

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# Finding the ratio (pi_theta / pi_theta__old): ratios = torch.exp(logprobs - old_logprobs.detach()) 

advantages = rewards - state_values.detach()

surr1 = ratios * advantages

surr2 = torch.clamp(ratios, 1-self.eps_clip, 1+self.eps_clip) * advantages

loss = -torch.min(surr1, surr2) + 0.5*self.MseLoss(state_values, rewards) - 0.01*dist_entropy

为什么最大化用新旧策略概率比率乘以优势函数,即ratios * advantages这个式子就可以代表最大化收益?

详细解释一下上面回答的第一个公式,即策略梯度定理给出的策略参数的梯度形式

详细解释一下0.5*self.MseLoss(state_values, rewards)它的意义

为什么价值网络可以估计在给定状态下,智能体未来能获得的总奖励的期望值,它是怎么估计出来的?

详细解释一下0.01*dist_entropy它的意思

优势函数 A(s,a) 表示在状态 s 下采取动作 a 相对于平均水平的优劣程度。正值表示该动作优于平均水平,负值表示该动作劣于平均水平。为什么state_values可以代表平均水平

V(s)在代码中只是个神经网络呀,输入736个特征,输出一个值,为什么它就是对所有可能动作的期望奖励的估计

PPO的第二项:0.5*self.MseLoss(state_values, rewards),是让状态-动作值函数Q(s,a)接近状态值函数V(s),可是状态-动作值函数Q(s,a)意思是在某个状态 s 下采取动作 a 所能带来的预期奖励,而状态值函数V(s)意思是在状态 s 下采取所有可能动作的平均奖励,这两个不是一个东西呀,为什么损失函数想让他俩越接近越好

状态-动作值函数Q(s,a)意思是采取动作 a 所能带来的预期奖励,而状态值函数V(s)意思是采取所有可能动作的平均奖励,采取的动作都不一样,为什么要让他们接近

状态-动作值函数Q(s,a)意思是采取动作 a 所能带来的预期奖励,而状态值函数V(s)意思是采取所有可能动作的平均奖励,采取的动作都不一样,状态值函数V(s)神经网络的意思是让采取所有可能动作的平均奖励接近采取动作 a 所能带来的预期奖励吗


# Finding the ratio (pi_theta / pi_theta__old): 
ratios = torch.exp(logprobs - old_logprobs.detach()) 

# Finding the ratio (pi_theta / pi_theta__old): 
ratios = torch.exp(logprobs - old_logprobs.detach())

 


advantages = rewards - state_values.detach()

advantages = rewards - state_values.detach()


surr1 = ratios * advantages

surr1 = ratios * advantages


surr2 = torch.clamp(ratios, 1-self.eps_clip, 1+self.eps_clip) * advantages

surr2 = torch.clamp(ratios, 1-self.eps_clip, 1+self.eps_clip) * advantages


loss = -torch.min(surr1, surr2) + 0.5*self.MseLoss(state_values, rewards) - 0.01*dist_entropy

loss = -torch.min(surr1, surr2) + 0.5*self.MseLoss(state_values, rewards) - 0.01*dist_entropy


为什么最大化用新旧策略概率比率乘以优势函数,即ratios * advantages这个式子就可以代表最大化收益?

\pi代表策略,某个状态在该策略下选择该动作的概率乘以选择该动作后的收益,最大化这个值。期望E是对一批数据求平均。 


详细解释一下上面回答的第一个公式,即策略梯度定理给出的策略参数的梯度形式


详细解释一下0.5*self.MseLoss(state_values, rewards)它的意义


为什么价值网络可以估计在给定状态下,智能体未来能获得的总奖励的期望值,它是怎么估计出来的?


详细解释一下0.01*dist_entropy它的意思


优势函数 A(s,a) 表示在状态 s 下采取动作 a 相对于平均水平的优劣程度。正值表示该动作优于平均水平,负值表示该动作劣于平均水平。为什么state_values可以代表平均水平


V(s)在代码中只是个神经网络呀,输入736个特征,输出一个值,为什么它就是对所有可能动作的期望奖励的估计


PPO的第二项:0.5*self.MseLoss(state_values, rewards),是让状态-动作值函数Q(s,a)接近状态值函数V(s),可是状态-动作值函数Q(s,a)意思是在某个状态 s 下采取动作 a 所能带来的预期奖励,而状态值函数V(s)意思是在状态 s 下采取所有可能动作的平均奖励,这两个不是一个东西呀,为什么损失函数想让他俩越接近越好


状态-动作值函数Q(s,a)意思是采取动作 a 所能带来的预期奖励,而状态值函数V(s)意思是采取所有可能动作的平均奖励,采取的动作都不一样,为什么要让他们接近


状态-动作值函数Q(s,a)意思是采取动作 a 所能带来的预期奖励,而状态值函数V(s)意思是采取所有可能动作的平均奖励,采取的动作都不一样,状态值函数V(s)神经网络的意思是让采取所有可能动作的平均奖励接近采取动作 a 所能带来的预期奖励吗

### 关于PPO算法的代码实现 在研究和应用强化学习的过程中,PPO(Proximal Policy Optimization, 近端策略优化)作为一种高效的算法被广泛采用。为了理解其实现细节,在开源库`Stable Baselines 3`中的`ppo.py`文件提供了详细的实现方法[^2]。 #### 主要参数解释 - `n_steps`: 表示每次模型更新之前所经历的时间步数。当涉及到多环境并行训练时,实际总时间步会等于单个环境中设定的时间步乘以并发运行的环境数量。 ```python class PPO(OnPolicyAlgorithm): def __init__(self, policy: Union[str, Type[ActorCriticPolicy]], env: Union[GymEnv, str], learning_rate: Union[float, Schedule] = 3e-4, n_steps: int = 2048, batch_size: Optional[int] = 64, ...): super().__init__( ... n_steps=n_steps, ...) ``` 此段代码展示了初始化函数的一部分,其中定义了`learning_rate`, `n_steps`等重要超参配置。 #### 训练过程概述 核心训练逻辑围绕着收集经验、计算优势估计以及执行梯度下降来调整网络权重展开。具体来说: 1. 收集来自环境交互的数据样本; 2. 使用这些样本来评估当前策略的好坏程度(即奖励信号),并通过广义优势估计(GAE)技术得到每一步的优势值; 3. 基于上述信息构建损失函数,并通过反向传播机制最小化该损失从而改进代理的行为模式; 对于更深入的理解如何编写完整的PPO程序或者想要查看具体的数学公式推导,则可以参考学术论文《The Surprising Effectiveness of PPO in Cooperative Multi-Agent Games》中提到的相关理论基础[^1]。
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