machine-learning - 强化学习中的Q,V(值函数)和奖励之间到底有什么区别?

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在Double Q或Deuling Q Networks的背景下,我不确定是否完全了解其中的区别。特别是对于V。V(s)到底是什么?国家如何具有内在价值?

如果我们在交易股票的背景下考虑这一点,那么我们将如何定义这三个变量?

最佳答案

无论网络可以谈论什么,奖励都是环境的固有部分。这是代理在执行操作后的整个生命周期中收到的信号(实际上是唯一的信号)。例如:下棋的坐席在游戏结束时仅获得一个奖励,+1-1,而其他所有时间奖励均为零。

在此示例中,您可以看到一个问题:奖励非常稀疏,仅给出一次,但是游戏中的状态显然非常不同。如果座席处于女王状态而对手刚刚失去女王的状态,则获胜的机会非常高(稍微简化一下,但您会有所想法)。这是一个好的状态,代理商应该努力到达那里。另一方面,如果一个经纪人输掉了所有棋子,那是一个糟糕的状态,那么很可能会输掉比赛。
我们想量化什么是好状态和坏状态,这就是值函数V(s)。给定任何状态,它都会返回一个数字,无论大小。通常,正式定义是给定特定的执行策略(对于策略的讨论,请参见this question)对未来折价的期望。这完全有道理:一个好的状态就是这样,将来的+1奖励很有可能出现;糟糕的情况则恰恰相反-将来的-1很有可能发生。

重要说明:价值函数取决于奖励,而不仅取决于一种状态,对于许多情况也是如此。请记住,在我们的示例中,几乎所有状态的奖励都是0。价值函数考虑了所有未来状态及其概率。

另一个注意事项:严格来说,国家本身没有价值。但是,根据我们在环境中的目标,我们已为其分配了一个,即最大化总回报。可以有多个策略,每个策略都会引发不同的价值功能。但是(通常)存在一个最优策略和相应的最优值函数。这就是我们想要找到的!
最后,Q函数Q(s, a)或操作值函数是针对给定策略在特定状态下对特定操作的评估。当我们谈论最优策略时,行动价值函数通过Bellman最优性方程与价值函数紧密相关。这是有道理的:一个动作的值完全由采取该动作后的可能状态的值决定(在国际象棋游戏中,状态转换是确定性的,但总的来说,它也是概率性的,这就是为什么我们谈论所有这里可能的状态)。

行动价值函数再次是未来回报的衍生。这不仅仅是当前的奖励。即使立即获得的报酬是相同的,有些动作也可能比其他动作好或坏得多。




说到股票交易的例子,主要的困难是为代理商制定政策。让我们想象最简单的情况。在我们的环境中,状态只是一个元组(current price, position)。在这种情况下:


仅当代理人实际担任职务时,奖励才为非零。当它退出市场时,就没有奖励,即为零。这部分或多或少容易。
但是价值和行动价值功能非常重要(请记住,它仅考虑未来的回报,而不是过去的回报)。说,AAPL的价格为100美元,考虑到未来的回报,它是好是坏?您应该购买还是出售它?答案取决于政策。

例如,一个代理商可能以某种方式得知,每当价格突然降至40美元时,它很快就会恢复(听起来太愚蠢了,这只是一个例证)。现在,如果代理商按照此政策行事,则40美元左右的价格是一个很好的状态,它的价值很高。同样,$ 40左右的操作值Q对于“购买”来说是高的,对于“卖出”来说是低的。选择其他策略,您将获得不同的价值和行动价值功能。研究人员试图分析库存历史并提出明智的政策,但没人知道最佳政策。实际上,没有人知道状态概率,只有他们的估计值。这就是使任务真正困难的原因。

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