第五章 對抗搜尋

2021-10-05 18:08:12 字數 2595 閱讀 5732

博弈, 即對抗搜尋問題, 指在競爭環境中, 每個agent的目標間是衝突的.

零和遊戲, 遊戲結束時效用值總是相等且符號相反.

剪枝: 在搜尋樹中忽略不影響最後決定的部分.

啟發式的評估函式: 在不進行搜尋的情況下估計某狀態的效用值.

s0: 初始狀態

player(s): 定義此時誰行動

actions(s): 返回此狀態下的合法行動集合

result(s, a): 轉移模型, 定義行動的結果

terminal-test(s): 終止測試

utility(s, p): 效用函式, 定義p在終止狀態s下的數值

類似於and-or演算法, max需要制定應急策略, 需要考慮min的每種可能行動.

假設每個玩家都按最優策略行棋, 那麼結點的極小極大值就是對應狀態的效用值. max偏向於移動到有極大值的狀態, min偏向於移動到有極小值的狀態.

對應的博弈樹:

公式:

遞迴到葉結點, 然後將值回傳.

相當於max決定走哪一步之前, 需要不停想下一步min怎麼走, 下下步我怎麼走…直到走到最終狀態, 然後再決定我這一步究竟該怎麼走.

採用向量表示狀態效用值.

當前結點值未知, 範圍為[-∞, +∞], 遞迴地去探索子結點, 直到遇到終止狀態, 然後開始回寫(遞迴地縮小父結點的範圍), 並判斷是否需要繼續探索其它子結點.

另一種表述: 選手移動到結點n, 但如果n的父結點或祖先結點上有更好的選擇m, 選手就永遠不會到達n, 所以一旦發現n的足夠資訊(通過檢查它的後代), 就可以剪裁它.

名稱含義

α = 目前為止路徑上發現的max的最佳選擇

β = 目前為止路徑上發現的min的最佳選擇

搜尋中不斷更新α和β, 一旦發現某個結點的α或β比現在的值更差時, 就剪裁這個結點剩下的分支.

若能檢查結點能夠採取最佳優先的順序(即盡量多地裁剪), 效率為o(bm/2)而非o(bm), 相當於有效分支因子變為b1/2.

理解:n(結點數) = 2 * (b0 + b1 + … + bm/2) = o(bm/2)

若檢查後繼狀態為隨機順序, 那麼要檢查的結點數為o(b3m/4).

提高效率的一些方法: 增加行棋排序方案(比如優先執行哪些步), 維護換位表(記錄以前出現過的棋局)

對比極小極大演算法和α-β演算法: 前者需要生成整個博弈的搜尋空間, 後者可以剪裁掉一大部分.

用估計棋局效用值的啟發式評估函式eval取代效用函式, eval的截斷測試取代終止測試.

啟發式極小極大值:

對於終止狀態, 排序結果不變; 對於非終止狀態, 返回乙個根據取勝機率的期望值(可以根據當前棋局的特徵評估).

最直接的方式是設定固定的深度限制, 當達到該限制或者到了終止結點時cutoff-test(state, depth)返回true. 更好的方法是採用迭代深入.

地平線效應: 一些實際上無法避免的事情, 通過將它推出當前的搜尋深度之外, 來認為自己避免了那件事情.

單步延伸: 在給定棋局中發現一種較好的棋招, 就記住它, 當搜尋深度達到限制時, 若此單步延伸合法, 則考慮此棋招.(這樣做可能會超過深度限制, 但由於單步延伸很少, 不會增加太多開銷)

在某個結點上無需進一步考慮而直接剪裁一些子結點.

概率截斷演算法: 根據以前的經驗估計深度d上的值v是否可能在(α, β)範圍外.

開局前幾步的棋局狀態大都常見, 因此可以通過查表; 之後的行棋就通過搜尋; 博弈接近尾聲時的棋局可能性有限, 因此又恢復到查表.

加入機會結點, 值為所有子結點的期望:

蒙特卡洛近似:

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