RL概论学习笔记

RL概论

视频网址:李宏毅 强化学习 (Reinforcement Learning, RL) 2021_哔哩哔哩_bilibili

What is RL?

解决的问题

收集标注很难,找不到最佳的解决方法

如何实现

RL基本框架

RL跟ML三步的关系

Step1 —— Function with unknown 定义Actor

Function with unknown

Input:复杂的输入(画面)

Actor:以往是简单的table,现在一般是network

Output:能进行的操作(Classification Task) 多少采取随机Sample 而不是直接取最大值作为这一步操作

Step2 —— Define “Loss”

Define Loss

episode:一个游戏过程

Total reward(return):$R = \sum{r_t}$ (单个episode等到一个$r_t$) ——> 去最大化

Loss可以看作负的Total reward

Step3 —— Optimization

Optimization

找一个Actor参数,让 $R(t)$ 越大越好


Policy Gradient

收集数据的基本概念图

需要收集一些数据,指定有些行为希望他执行,有些希望不希望他执行

Reward delay:需要牺牲一些短期reward去得到长期更多的reward

如何计算Reward的一个版本

一个操作的Reward:从目前到结尾的收益加权累加,并减去baseline

不同的RL很多在 $A_{i}$ 的定义上下文章

梯度流程图

每一次epoch都要收集一次data,这里开销很大

On-policy VS Off-policy

Off-policy 能用一些方法,用 $\theta^{i-1}$ 的资料训练 $\theta^{i}$ ——> PPO (要能知道actor to train跟actor to interact的差距)

Exploration

Exploration:收集数据的过程要有随机性——> 收集到比较丰富的资料。

可以加大没随机到的概率;直接加noise


Actor-Critic

Critic:评估Actor的好坏

Value function $V^\theta(s) $: 看到s后,用 $\theta$ 作为Actor操作后得到的discounted cumulated reward 是多少

如何训练 Value function

蒙特卡洛(MC)方法:直接观察玩完 $s$ 得到的 cumulated reward,然后与其逼近

MC

Temporal-difference(TD)方法: 收集到 $r_t$ 后,直接通过自己这一项和下一项 * $\gamma$ 的差值去逼近(好处:不用玩完游戏,适合游戏时间较长的游戏 )

TD

一个方法是将baseline设为 $V^{\theta}(s_1)$ 然后将当前得到的 数据 $G^{‘}_{t}$ 与 其做差查看好坏

收集数据的第3.5版本

收集数据的第3.5版本

Advantage Actor-Critic

收集数据的第4版本

将 执行过操作 $a_t$ 得到的reward(图下方) 与 随机抽样得到的reward 比较,如果大于则认为较好,否则认为较差。

DQN

待深入了解


Reward Shaping

如果多数的reward都是0怎么办 ——> 提供额外的reward去学习(Reward shaping)

就是通过人工加入规则外的reward(如射击游戏里浪费子弹就要扣分)——> 需要设计者对问题本身有足够的理解

Curiosity based reward shaping

要求agent看到新的东西,而且是有意义的新 就给他reward


No Reward: Learning from Demonstration

定义Reward的方式非常困难,没定义好Reward会出现很坏的情况

Imitation Learning 模仿学习

Imitation Learning示意图

Inversed Reinforcement Learning

本来不知道reward,通过expert示范去反推Reward Function

Inversed Reinforcement Learning示意图

简单的Reward Function可能能训出复杂的actor

Inversed Reinforcement Learning流程图

先获得一些数据,然后找到一个reward function让expert的reward高于现有的actor,再让actor在这个reward function上学习

IRL框架

GAN VS IRL

框架类似

GAN VS IRL示意图

作者

Mrlaolu

发布于

2025-11-29

更新于

2025-11-29

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