27、强化学习:Q学习与演员-评论家方法

强化学习:Q学习与演员-评论家方法

1. Q学习与Keras

1.1 构建双输入网络

在之前,我们通常使用Keras的Sequential模型来定义神经网络,以下是一个使用顺序API定义模型的示例:

from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
model = Sequential()
model.add(Dense(32, input_shape=(19, 19)))
model.add(Dense(24))

Keras还提供了另一种定义神经网络的API——函数式API。函数式API提供了顺序API功能的超集,我们可以用函数式风格重写任何顺序网络,还能创建无法用顺序风格描述的复杂网络。

下面是使用函数式风格创建与上述顺序API定义相同网络的示例:

from keras.models import Model
from keras.layers import Dense, Input
model_input = Input(shape=(19, 19))
hidden_layer = Dense(32)(model_input) 
output_layer = Dense(24)(hidden_layer)
model = Model(inputs=[model_input], outputs=[output_layer])

这两个模型是相同的。顺序AP

分布式微服务企业级系统是一个基于Spring、SpringMVC、MyBatis和Dubbo等技术的分布式敏捷开发系统架构。该系统采用微服务架构和模块化设计,提供整套公共微服务模块,包括集中权限管理(支持单点登录)、内容管理、支付中心、用户管理(支持第三方登录)、微信平台、存储系统、配置中心、日志分析、任务和通知等功能。系统支持服务治理、监控和追踪,确保高可用性和可扩展性,适用于中小型企业的J2EE企业级开发解决方案。 该系统使用Java作为主要编程语言,结合Spring框架实现依赖注入和事务管理,SpringMVC处理Web请求,MyBatis进行数据持久化操作,Dubbo实现分布式服务调用。架构模式包括微服务架构、分布式系统架构和模块化架构,设计模式应用了单例模式、工厂模式和观察者模式,以提高代码复用性和系统稳定性。 应用场景广泛,可用于企业信息化管理、电子商务平台、社交应用开发等领域,帮助开发者快速构建高效、安全的分布式系统。本资源包含完整的源码和详细论文,适合计算机科学或软件工程专业的毕业设计参考,提供实践案例和技术文档,助力学生和开发者深入理解微服务架构和分布式系统实现。 【版权说明】源码来源于网络,遵循原项目开源协议。付费内容为本人原创论文,包含技术分析和实现思路。仅供学习交流使用。
演员 - 评论家(Soft Actor - Critic,SAC)强化学习算法是一个遵循最大熵强化学习框架的离线演员 - 评论家模型,其会将策略的熵度量纳入回报函数中,以此鼓励探索,目标是学习到一种尽可能随机行动的策略,同时还能完成任务目标,一个先例工作是软Q学习[^1]。 SAC算法源于两篇重要论文,有相关的开源项目,该项目是精心设计的开源工具箱,用于实现两种变体的SAC算法,即经典的SAC及其确定性策略版本(SAC - V)。此算法结合最大熵方法离线强化学习,致力于解决高难度的连续动作控制任务,适合对机器人控制感兴趣的研究人员以及希望提升游戏AI性能的开发者,是探索高级强化学习技术的理想起点[^2]。 在最大熵强化学习框架下,SAC算法在传统的强化学习目标基础上增加了策略熵这一额外项。策略熵衡量的是策略的随机性程度,熵值越大表示策略越随机。将熵纳入回报函数后,智能体在学习过程中不仅要最大化累积奖励,还要最大化策略的熵。这使得智能体在探索环境时更具随机性,能够更全面地探索状态 - 动作空间,从而发现更多潜在的最优策略。 从算法结构上看,SAC是一种演员 - 评论家架构。演员网络负责生成动作策略,即根据当前状态输出一个动作的概率分布;评论家网络则负责评估动作的价值,通过学习状态 - 动作对的Q值,为演员网络提供反馈,指导其更新策略。 ```python # 以下是一个简单的SAC算法伪代码示例 import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim # 定义演员网络 class Actor(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim): super(Actor, self).__init__() # 网络层定义 self.fc1 = nn.Linear(state_dim, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, action_dim) def forward(self, state): x = torch.relu(self.fc1(state)) action = torch.tanh(self.fc2(x)) return action # 定义评论家网络 class Critic(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim): super(Critic, self).__init__() # 网络层定义 self.fc1 = nn.Linear(state_dim + action_dim, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, 1) def forward(self, state, action): x = torch.cat([state, action], dim=1) x = torch.relu(self.fc1(x)) q_value = self.fc2(x) return q_value # 初始化网络 state_dim = 10 action_dim = 2 actor = Actor(state_dim, action_dim) critic = Critic(state_dim, action_dim) # 定义优化器 actor_optimizer = optim.Adam(actor.parameters(), lr=0.001) critic_optimizer = optim.Adam(critic.parameters(), lr=0.001) # 训练循环 for episode in range(1000): # 环境交互获取状态、动作、奖励等 state = torch.randn(1, state_dim) action = actor(state) reward = torch.randn(1, 1) next_state = torch.randn(1, state_dim) # 计算评论家损失 q_value = critic(state, action) target_q_value = reward # 简化示例,实际中需要更复杂的计算 critic_loss = nn.MSELoss()(q_value, target_q_value) # 更新评论家网络 critic_optimizer.zero_grad() critic_loss.backward() critic_optimizer.step() # 计算演员损失 actor_loss = -critic(state, actor(state)).mean() # 更新演员网络 actor_optimizer.zero_grad() actor_loss.backward() actor_optimizer.step() ```
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