合聚咖

合聚咖

2019年伯克利大学 CS285《深度强化学习》第8讲 :深度强化学习中的Q方法

admin

在研究深度强化学习的领域中,伯克利大学的CS285课程提供了宝贵的资源。本篇讲义深入探讨了深度强化学习中的Q方法,强调了Q学习在动态规划中的核心地位,以及它如何抛开了显式策略,直接学习在特定状态下的操作效果。课程讨论了在使用神经网络进行拟合时可能出现的不收敛问题,并提出了解决这些问题的有效方法。

回放缓冲池与目标网络是关键概念。在Q学习中,回放缓冲池允许在实践中有效克服梯度相关性和目标值变动的问题。通过构造一个样本池,每次从池中抽取样本进行梯度更新,可以缓解数据之间的强相关性。目标网络进一步提高稳定性,通过定期更新目标网络参数,保持在一段时间内的稳定目标值,避免了每步迭代导致的目标值变动。

在实现这些改进后,Mnih等人在2013年提出了深度Q网络(DQN)算法,这是深度Q学习的经典算法。DQN结合了回放缓冲池、目标网络以及同步更新策略,显著提高了深度强化学习的实践稳定性。通过将目标网络固定一段时间,然后再更新,算法可以在一定程度上降低训练过程中的波动,从而提高收敛概率。

在在线Q学习、拟合Q迭代和DQN算法之间,数据收集、目标更新和Q函数回归构成了核心步骤。每一步操作的频率和策略选择取决于样本获取成本、网络更新成本和对稳定性的需求。通过平衡这些因素,算法可以在提高学习效率的同时保持模型的稳定性。

Q学习中的值函数评估了在给定状态下执行某一操作的期望收益。虽然Q值的相对数值对决策具有重要意义,但其绝对数值可能被高估。van Hasselt等人提出的双重Q学习技术通过切断过高估计的行动值的传导,解决了这一问题,从而提高了学习的准确性。

在处理连续行动空间时,优化方法和特定函数簇的拟合成为重要的解决方案。离散随机踩点、交叉熵方法和CMA-ES等技术可以用于寻找最优行动。另一种方法是学习一个最大化器,与Q函数配合使用,以提高决策的准确性。这些策略结合了Q学习的核心概念,扩展了其在连续控制任务中的应用。

深度Q学习在多个领域展现出巨大潜力,包括控制小赛车、Atari游戏、机器人控制等。从简单的图像处理到真实的物理场景,深度Q学习方法不断被优化和改进,以适应更复杂、更动态的环境。这些应用的成果展示了深度学习与强化学习结合的强大威力,为解决实际问题提供了新的思路和方法。