Саясатка негизделген ыкмалар жана баалуулуктарга негизделген ыкмалар
Саясатка негизделген жана баалуулуктарга негизделген ыкмалар бекемдөө боюнча окутууда эки негизги ыкманы билдирет. Саясатка негизделген ыкмалар иш-аракетти тандоо стратегиясын түздөн-түз үйрөнөт, ал эми баалуулуктарга негизделген ыкмалар ар бир аракеттин канчалык жакшы экенин баалайт жана ошол баалоолордон жүрүм-турумду чыгарат. Ар биринин ар кандай көйгөй түрлөрүнө ылайыктуу өзүнчө күчтүү жактары бар.
Көрүнүктүү нерселер
Саясатка негизделген ыкмалар аракеттерди түздөн-түз оптималдаштырат, ал эми баалуулуктарга негизделген ыкмалар ар бир аракеттин канчалык жакшы экенин биринчи кезекте баалайт.
Үзгүлтүксүз иш-аракеттер мейкиндиги саясатка негизделген ыкмаларды жактырат; дискреттик мейкиндиктер көбүнчө баалуулуктарга негизделген ыкмаларды жактырат.
DQN сыяктуу баалуулуктарга негизделген ыкмалар, адатта, тажрыйбаны кайталоодон улам үлгүлөрдү натыйжалуураак колдонот.
Актер-сынчы алгоритмдери эки ыкманы тең айкалыштырат жана көптөгөн заманбап бекемдөөнү үйрөнүү эталондорунда үстөмдүк кылат.
Саясатка негизделген ыкмалар эмне?
Агенттин аракет тандоо саясатын баалуулук функциясына муктаж болбостон түздөн-түз оптималдаштырган бекемдөөчү окутуу ыкмалары.
Саясатка негизделген ыкмалар саясатты түздөн-түз параметрлештирет жана оптималдаштырат, адатта күтүлгөн сыйлык боюнча градиенттик өсүштү колдонот.
1992-жылы Рональд Уильямс тарабынан иштелип чыккан REINFORCE саясат градиентинин эң алгачкы жана эң таасирдүү алгоритмдеринин бири болуп саналат.
Бул ыкмалар үзгүлтүксүз жана жогорку өлчөмдүү аракет мейкиндиктерин табигый түрдө иштетет, бул баалуулукка негизделген ыкмалар үчүн кыйын.
Саясат градиенттери көбүнчө градиент баалоолорунда чоң дисперсиядан жапа чегишет, бул баштапкы көрсөткүчтөр жана артыкчылыктарды баалоо сыяктуу ыкмаларды талап кылат.
Алар глобалдык эмес, жергиликтүү оптимумдарга жакындашат, анткени градиенттик ыкмалар саясаттын ландшафтын ээрчийт.
Баалуулукка негизделген ыкмалар эмне?
Аба ырайынын же абал-аракет жуптарынын канчалык жакшы экенин үйрөнгөн күчөтүү окуу ыкмалары, андан кийин ошол баалуулуктарды баалоодон саясатты чыгарат.
Мааниге негизделген ыкмалар Q-маанилери сыяктуу маани функциясын баалайт жана ошол баалоолорго негизделген аракеттерди тандайт.
Q-үйрөнүү ыкмасын Кристофер Уоткинс 1989-жылы докторлук диссертациясында киргизген жана ал дагы эле негизги алгоритм бойдон калууда.
DeepMind тарабынан 2013-жылы жарыяланган Deep Q-Networks (DQN) Q-үйрөнүүнү терең нейрон тармактары менен айкалыштырып, Atari оюндарын өздөштүргөн.
Бул ыкмалар, адатта, дискреттик аракет мейкиндиктерин талап кылат, анткени алар эң жогорку бааланган мааниге ээ аракетти тандашат.
Тажрыйбаны кайталоо жана максаттуу тармактар терең баалуулуктарга негизделген ыкмаларда колдонулган кеңири таралган туруктуулук ыкмалары болуп саналат.
Салаштыруу таблицасы
Мүмкүнчүлүк
Саясатка негизделген ыкмалар
Баалуулукка негизделген ыкмалар
Негизги ыкма
Саясатты түздөн-түз оптималдаштырат
Маани функциясын үйрөнөт, андан кийин ага жараша иш-аракет кылат
Иш-аракеттер мейкиндиги
Үзгүлтүксүз жана жогорку өлчөмдүү аракеттер менен жакшы иштейт
Дискреттик, аз өлчөмдүү аракеттер үчүн эң ылайыктуу
Үлгү натыйжалуулугу
Жалпысынан үлгү алуу натыйжалуулугу төмөн, көбүнчө көбүрөөк маалымат талап кылынат
Адатта, үлгү алууда натыйжалуураак, айрыкча кайталоо буферлери менен
Туруктуулук
Туруктуу жаңыртуулар, бирок жергиликтүү оптималдаштырууга өтүшү мүмкүн
Функцияны жакындатуу менен туруксуз болушу мүмкүн, амалдарды талап кылат
Изилдөө
Стохастикалык саясат жаратылышты чалгындоого мүмкүндүк берет
Эпсилон-ач көздүк же ызы-чуу инъекциясы сыяктуу эвристикага таянат
Градиенттик дисперсия
Жогорку дисперсиялык градиенттер, дисперсияны азайтуу керек
Саясат градиенти жок, ошондуктан ошол эле мааниде дисперсия маселеси жок
Белгилүү алгоритмдер
КҮЧӨТҮҮ, PPO, TRPO, A2C
Q-үйрөнүү, DQN, Кош DQN, Дуэлинг DQN
Конвергенция кепилдиги
Стандарттык шарттарда жергиликтүү оптималга айланат
Саясатка негизделген ыкмалар түз жолду тандашат: алар саясаттын өзүн параметрлештиришет, көбүнчө аракет ыктымалдуулуктарын чыгарган нейрон тармагы катары жана ал параметрлерди жогорку сыйлыктарга алып келүүчү аракеттерге ылайыкташтырышат. Баалуулукка негизделген ыкмалар алгач ар бир аракеттин ар бир штатта канчалык баалуу экенин баалоо, андан кийин жөн гана эң жакшы көрүнгөн вариантты тандоо менен кооз жолду тандашат. Бул негизги айырмачылык эки үй-бүлөнүн иш жүзүндө кандай иш алып барышы жөнүндө калган нерселердин баарын калыптандырат.
Иш-аракеттер мейкиндиктерин башкаруу
Аракет мейкиндиги үзгүлтүксүз болгондо, мисалы, роботтун колун башкаруу же унааны башкаруу сыяктуу, саясатка негизделген ыкмалар жаркырап турат, анткени алар үзгүлтүксүз диапазондо ыктымалдуулук бөлүштүрүүсүн чыгара алышат. Баалуулукка негизделген ыкмалар бул жерде кыйынчылык жаратат, анткени максималдуу маанини табуу үчүн бардык мүмкүн болгон аракеттерди санап чыгуунун эч кандай жолу жок. Atari ойноо же ооба же жок чечимдерди кабыл алуу сыяктуу дискреттик аракеттердин чакан топтому менен байланышкан көйгөйлөр үчүн баалуулукка негизделген ыкмалар көбүнчө жөнөкөй жана натыйжалуураак болот.
Туруктуулук жана үлгүнүн натыйжалуулугу
DQN сыяктуу баалуулукка негизделген ыкмалар үлгүлөрдү натыйжалуураак колдонууга жакын, анткени алар кайталоо буферлеринде сакталган мурунку тажрыйбаларды кайра колдонушат жана ар бир өтүүдөн бир нече жолу үйрөнүшөт. Бирок, алар терең нейрон тармактары менен айкалышканда туруксуз болушу мүмкүн, ошондуктан максаттуу тармактар сыяктуу ыкмалар киргизилген. Саясатка негизделген ыкмалар жылмакай жаңыртылат, бирок көбүнчө биригүү үчүн көбүрөөк үлгүлөрдү талап кылат жана алардын градиенттик баалоолору ызы-чуу болушу мүмкүн.
Чалгындоо стратегиялары
Саясатка негизделген ыкмалардын жакшы касиети - саясаттын өзү стохастикалык болушу мүмкүн, башкача айтканда, агент өзүнүн иш-аракеттеринин бөлүштүрүлүшүнөн үлгү алуу менен табигый түрдө изилдейт. Баалуулукка негизделген ыкмалар ачык изилдөө стратегияларын талап кылат, ал эми эпсилонго ач көздүк классикалык тандоо болуп саналат, бирок ызы-чуулуу торлор же жогорку ишеним чеги сыяктуу татаалыраак ыкмалар да бар. Бул саясатка негизделген ыкмаларды изилдөө татаал болгон чөйрөлөрдө өзгөчө жагымдуу кылат.
Аларды качан бириктирүү керек
Бул эки үй-бүлөнүн ортосундагы чек дайыма эле так боло бербейт. PPO жана A2C сыяктуу актер-сынчы ыкмалары саясатка жаңыртууларды (актёрду) багыттоо үчүн баалуулук функциясын (сынчыны) колдонуу менен эки идеяны тең айкалыштырат. Бул гибриддик ыкма көп учурда эки дүйнөнүн тең эң жакшысын берет: таза саясат градиенттерине караганда төмөн дисперсия жана таза баалуулукка негизделген ыкмаларга караганда үзгүлтүксүз аракеттерди жакшыраак башкаруу. Көптөгөн тармактардагы заманбап алгоритмдер актер-сынчы варианттары болуп саналат.
Артыкчылыктары жана кемчиликтери
Саясатка негизделген ыкмалар
Артыкчылыктары
+Үзгүлтүксүз аракеттерди башкарат
+Табигый чалгындоо
+Жылмакай жаңыртуулар
+Стохастикалык саясаттар
+Башынан аягына чейин оптималдаштыруу
Конс
−Жогорку дисперсиялык градиенттер
−Үлгү алууда натыйжалуулугу төмөн
−Жергиликтүү оптималдуу тобокелдик
−Жайыраак конвергенция
Баалуулукка негизделген ыкмалар
Артыкчылыктары
+Үлгү натыйжалуу
+Күчтүү теориялык негиз
+Ишке ашырууга жөнөкөй
+Кайра ойнотуу менен жакшы иштейт
Конс
−Дискреттик аракеттер менен чектелген
−Туруксуз болушу мүмкүн
−Чалгындоо ыкмалары керек
−Үзгүлтүксүз узартуу кыйын
Жалпы каталар
Мит
Саясатка негизделген ыкмалар терең бекемдөөчү окутууда баалуулукка негизделген ыкмалардан ар дайым ашып түшөт.
Чындык
Эки үй-бүлө тең универсалдуу түрдө жогору эмес. DQN сыяктуу баалуулуктарга негизделген ыкмалар Atariде чоң жетишкендиктерге жетишти, ал эми саясатка негизделген ыкмалар үзгүлтүксүз башкарууда мыкты. Эң жакшы тандоо иш-аракеттер мейкиндигине, чөйрөнүн динамикасына жана канча маалымат бар экенине жараша болот.
Мит
Баалуулукка негизделген методдор үзгүлтүксүз аракет мейкиндиктери менен иштей албайт.
Чындык
Стандарттык Q-үйрөнүү үзгүлтүксүз аракеттерге каршы турса, Терең Детерминисттик Саясат Градиенти (DDPG) жана Эгиз Кечиктирилген DDPG (TD3) сыяктуу варианттар баалуулукка негизделген идеяларды актер-сынчы архитектураларын колдонуу менен үзгүлтүксүз чөйрөлөргө кеңейтет. Эки үй-бүлөнүн ортосундагы катуу бөлүү катуу эрежеге караганда окутууну жөнөкөйлөштүрүүгө көбүрөөк окшош.
Мит
Саясат градиенттери ар дайым оптималдуу саясатка жакындашат.
Чындык
Саясаттын градиенттик ыкмалары глобалдык оптималдуу эмес, стандарттуу жылмакайлык божомолдору боюнча жергиликтүү оптималдуу саясатка жакындайт деп кепилдик берилет. Оптималдаштыруу ландшафтынын көптөгөн чокулары болушу мүмкүн жана алгоритм баштапкы чекити кайсынысына алып барса, ошолорго токтолот.
Мит
Баалуулукка негизделген ыкмалар эч кандай саясаттык өкүлчүлүктү талап кылбайт.
Чындык
Атүгүл баалуулуктарга негизделген ыкмалар да саясатты өздөрүнүн аракеттерди тандоо эрежеси аркылуу кыйыр түрдө аныктайт, мисалы, ач көздүк же эпсилон-ач көздүк. Айырмасы, саясат түздөн-түз параметрлештирилбейт жана үйрөнүлбөйт; ал баалуулуктарды баалоодон келип чыгат.
Мит
Көбүрөөк үлгүлөр ар дайым терең баалуулуктарга негизделген ыкмаларда туруксуздук маселесин чечет.
Чындык
Терең Q-үйрөнүүдөгү туруксуздук кыймылдуу максат көйгөйүнөн келип чыгат, мында маани функциясы өзүнүн жаңыртууларын кууп жетет. Жөн гана көбүрөөк маалыматтарды кошуу муну чечпейт; окутууну турукташтыруу үчүн максаттуу тармактар, кош Q-үйрөнүү жана артыкчылыктуу кайталоо сыяктуу ыкмалар керек.
Көп суралуучу суроолор
Саясатка негизделген жана баалуулуктарга негизделген ыкмалардын ортосундагы негизги айырмачылык эмнеде?
Саясатка негизделген ыкмалар абалдардан аракеттерге чейинки картаны түз үйрөнөт жана аны градиент ыкмаларын колдонуу менен оптималдаштырат. Баалуулукка негизделген ыкмалар алгач ар бир абалда ар бир аракетти жасоодон күтүлгөн кирешени баалоону үйрөнөт, андан кийин эң жогорку бааланган мааниси бар аракетти тандап алуу менен саясатты чыгарат. Айырмасы саясат же баалуулук функциясы үйрөнүлүп жаткан негизги объектпи же жокпу, анда.
Үзгүлтүксүз аракет мейкиндиктери үчүн кайсы ыкма жакшыраак?
Саясатка негизделген ыкмалар, адатта, үзгүлтүксүз аракет мейкиндиктери үчүн эң жакшы тандоо болуп саналат, анткени алар Гаусстын орточо мааниси жана дисперсиясы сыяктуу үзгүлтүксүз бөлүштүрүүнүн параметрлерин чыгара алышат. Баалуулукка негизделген ыкмалар кыйынчылык жаратат, анткени алар максималдуу маанини табуу үчүн ар бир мүмкүн болгон аракетти салыштырышы керек, бул аракеттер реалдуу бааланганда чечилбей турган нерсе. Мындай шарттарда DDPG жана PPO сыяктуу актер-сынчы ыкмалары кеңири колдонулат.
Эмне үчүн саясат градиенттеринин дисперсиясы жогору?
Саясаттын градиенттик баалоолору эпизоддор арасында ар кандай болушу мүмкүн болгон абалдардын, аракеттердин жана сыйлыктардын жалпы траекториясына көз каранды. Бир гана бактылуу же бактысыз ишке киргизүү градиенттик баалоону кескин өзгөртүшү мүмкүн. Бул дисперсияны өтө көп катачылыкты киргизбестен азайтуу үчүн баштапкы чекиттер, артыкчылык функциялары жана жалпыланган артыкчылыкты баалоо (GAE) сыяктуу ыкмалар колдонулат.
Q-үйрөнүү баалуулуктарга негизделген ыкмабы же саясатка негизделгенби?
Q-үйрөнүү – бул баалуулуктарга негизделген ыкма. Ал s абалында a аракетин жасоодон күтүлгөн кайтарымды баалаган аракет-баа функциясы Q(s, a) үйрөнөт. Андан кийин саясат эң жогорку Q-баалуу аракетти тандоо менен чыгарылат, көбүнчө окутуу учурунда бир аз изилдөө ызы-чуусу кошулат.
Актер-сынчынын ыкмалары деген эмне?
Актер-сынчы ыкмалары саясатка негизделген жана баалуулукка негизделген мамилелерди айкалыштырат. Актер – бул аракеттерди тандаган саясат, ал эми сынчы – бул аракеттердин канчалык жакшы болгонун баалаган баалуулук функциясы. Сынчынын баасы актердун градиенттик жаңыртууларындагы дисперсияны азайтуу үчүн колдонулат. Популярдуу мисалдарга A2C, A3C, PPO жана DDPG кирет.
Баалуулукка негизделген ыкмалар стохастикалык саясатты чече алабы?
Q-үйрөнүү сыяктуу стандарттуу баалуулуктарга негизделген ыкмалар, адатта, эң жогорку мааниге ээ болгон аракетти тандоо менен детерминисттик саясаттарды үйрөнүшөт. Стохастикалык жүрүм-турумду алуу үчүн, сиз аракетти тандоо эрежесин өзгөртүшүңүз же адистештирилген варианттарды колдонушуңуз керек. Ал эми саясатка негизделген ыкмалар, тескерисинче, стохастикалык саясаттарды табигый түрдө жаратат, анткени алар аракеттерге ыктымалдуулук бөлүштүрүүлөрүн чыгарат.
Заманбап терең күчөтүү окутуусунда кайсы алгоритм эң популярдуу?
PPO (Жакынкы саясатты оптималдаштыруу) бүгүнкү күндө, айрыкча робототехника жана оюн жасалма интеллекти сыяктуу колдонмолордо, практикада эң кеңири колдонулган алгоритм деп айтууга болот. Бул актер-сынчы элементтери бар саясатка негизделген ыкма. Бирок, DQN жана анын варианттары сыяктуу баалуулукка негизделген ыкмалар дискреттик аракет маселелери үчүн популярдуу бойдон калууда, ал эми SAC (Жумшак актер-сынчы) үзгүлтүксүз башкаруу үчүн күчтүү тандоо болуп саналат.
Саясатка негизделген ыкмалар баалуулук функциясына муктажбы?
Vanilla REINFORCE сыяктуу таза саясатка негизделген ыкмалар маани функциясын талап кылбайт, бирок алар көбүнчө дисперсияны азайтуу үчүн аны баштапкы сызык катары колдонуудан пайда көрүшөт. Актер-сынчы варианттары архитектурасынын бир бөлүгү катары маани функциясын ачык колдонушат. Ошентип, маани функциясы катуу талап кылынбаса да, ал көбүнчө иштин натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн кошулат.
Тажрыйбаны кайталоо баалуулуктарга негизделген ыкмаларга кандайча жардам берет?
Тажрыйбаны кайталоо мурунку өткөөлдөрдү буферде сактайт жана машыгуу учурунда аларды кокустук түрдө үлгү алат. Бул удаалаш үлгүлөрдүн ортосундагы корреляцияны бузат, бул терең Q-үйрөнүүдөгү градиенттерди турукташтырат. Ошондой эле, агентке ар бир тажрыйбадан бир нече жолу үйрөнүүгө мүмкүндүк берет, бул үлгүнүн натыйжалуулугун жогорулатат. Саясатка негизделген ыкмалар кайталоо буферлерин да колдоно алат, бирок алардын дизайны үчүн ал анчалык маанилүү эмес.
Баалуулукка негизделген ыкмалар саясатка негизделген ыкмаларга караганда тезирээк жакындашкан учурлар барбы?
Ооба, көптөгөн дискреттик аракет чөйрөлөрүндө баалуулукка негизделген ыкмалар тезирээк биригет, анткени алар Беллман теңдемеси аркылуу абалдар боюнча баалуулук маалыматын түз тарата алышат. Саясатка негизделген ыкмалар градиенттерди так баалоо үчүн көп учурда көптөгөн эпизоддорду талап кылат. Бирок, үзгүлтүксүз же жогорку өлчөмдүү аракет мейкиндиктеринде сүрөт тескерисинче болуп, саясатка негизделген ыкмалар практикалык болуп калат.
Чыгарма
Көйгөйүңүз үзгүлтүксүз аракеттерди камтыса, табигый стохастикалык изилдөөнү талап кылса же жылмакай, туруктуу саясат жаңыртууларын кааласаңыз, саясатка негизделген ыкмаларды тандаңыз. Үлгү эффективдүүлүгү маанилүү болгон жана тажрыйбаны кайталоодон пайдалана алган дискреттик аракет маселелери үчүн баалуулукка негизделген ыкмаларды тандаңыз. Көптөгөн реалдуу дүйнөдөгү тапшырмалар үчүн актер-сынчы гибриддери экөөнүн тең күчтүү жактарын айкалыштырган практикалык ортоңку жолду сунуштайт.