強化學習 馬爾可夫決策過程

2022-10-02 15:09:19 字數 2104 閱讀 2936

參考:

推薦)一、馬爾可夫性

agent與environment的互動過程可以表示為乙個序列:

馬爾可夫性:下乙個狀態的產生只和上乙個狀態有關,而與更之前的狀態無關。即$p\left( s_|s_1,s_2,...,s_t \right) =p\left( s_|s_t \right)$。這個條件雖然在某些問題上有些理想,

但是極大地簡化了問題的複雜性。

二、關鍵概念

1、狀態集:s,st表示t時刻的狀態

2、動作集:a,at表示t時刻的動作

3、策略:$\pi$,$\pi\left(a|s\right)=p\left(a_t=a|s_t=s\right)$,針對某個狀態既可以採取確定性的策略也可以採取隨機策略

4、獎勵:r,rt表示在st-1時採取動作at-1後獲得的獎勵

5、長期回報:$g_t$,$g_t=r_+\gamma r_+\gamma ^2r_+...$,表示st之後所有獎勵的有衰減之和,其中$\gamma$表示衰減因子,$\gamma \in [0,1]$

6、狀態價值函式:$v_\pi \left(s\right)=e_\pi \left(g_t|s_t=s\right)$

7、狀態-動作價值函式:$q_\pi \left(s,a\right)=e_\pi \left(g_t|s_t=s,a_t=a\right)$

8、貝爾曼方程:

$\begin

v_\left( s \right) &=e_\left( g_t|s_t=s \right)\\

&=e_\left( r_+\gamma r_+\gamma ^2r_+...|s_t=s \right)\\

&=e_\left( r_+\gamma \left( r_+\gamma r_+... \right)|s_t=s \right)\\

&=e_\left( r_+\gamma g_ |s_t=s \right)\\

&=e_\left( r_+\gamma v_\left( s_ \right)|s_t=s \right)\\

\end

$根據下圖來推導一些重要的公式:

9、最優價值函式

強化學習希望能夠找到最好的策略$\pi_*$,使得$v_\left( s \right)$不會比其他任何策略$\pi$的$v_\left( s \right)$差,即$v_*(s)=\undersetv_\left( s \right)$,其中$s\in s$

同理,$q_*(s,a)=\undersetq_\left( s,a \right)$,其中$s\in s$,$a\in a$

10、最優策略

$\pi _*\left( a|s \right) =\begin

1\,\,\,if\,\,\undersetq_*\left( s,a \right)\\

0\,\,\,else\\

\end

$此時:

(1)$v_*\left( s \right)=\undersetq_*\left( s,a \right)$

(2)$v_*\left( s \right)=\underset\left( \sum_ \right)$

(3)$q_*\left( s,a \right)=\sum_$

(4)$q_*\left( s,a \right)=\sum_q_*(s',a') \right)}$

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