主要内容

rlQValueRepresentation

强化学习主体的q值函数批判表示

描述

该对象实现一个Q值函数逼近器,用作强化学习代理中的批评家。Q值函数是一个函数,它将观察动作对映射为一个标量值,该标量值表示当代理从给定的观察开始并执行给定的动作时,期望累积的预期长期总回报。因此,Q值函数批评家需要观察和行动作为输入。创建一个rlQValueRepresentation批评家,用它来创建一个依赖于q值函数批评家的代理,例如rlQAgentrlDQNAgentrlSARSAAgentRLDDPG试剂RLTD3试剂。有关创建表达的详细信息,请参见创建策略和值函数表示

创造

描述

标量输出q值批评家

例子

批评家=rlQValueRepresentation(观测信息行动信息","观察",,obsName“行动”,actName创建了q值函数批评家是用作近似器的深度神经网络,必须将观测值和动作作为输入,并具有单个标量输出ObservationInfoActionInfo的属性批评家分别对应于输入观测信息行动信息,包含观察结果和行动规范。obsName必须包含的输入层的名称与观察规范关联的。操作名称actName必须是的输入层的名称与操作规范相关联的。

例子

批评家=rlQValueRepresentation(选项卡观测信息行动信息创建基于q值的函数批评家离散作用空间与观测空间从Q值表中选项卡选项卡是一个rlTable对象,该对象包含一个表,其中包含尽可能多的行和尽可能多的列和可能的操作。该语法设置ObservationInfoActionInfo的属性批评家分别对应于输入观测信息行动信息,必须是rlFiniteSetSpec分别包含离散观察和行动空间的规范的对象。

例子

批评家=rlQValueRepresentation({basisFcnW0},观测信息行动信息创建一个基于q值的函数批评家使用自定义基函数作为底层逼近器。第一个输入参数是一个包含两个元素的单元格,其中第一个元素包含句柄basisFcn到自定义基函数,第二个元素包含初始权值向量W0.在这里,基本函数必须既有观测值又有作为输入的动作W0必须是列向量。此语法设置ObservationInfoActionInfo的属性批评家分别对应于输入观测信息行动信息

多输出离散动作空间q值批评家

例子

批评家=rlQValueRepresentation(观测信息行动信息","观察",,obsName创建多输出Q值函数批评家对于离散动作空间是作为近似器使用的深度神经网络,必须只有观测值作为输入,而单个输出层具有尽可能多的可能离散动作的元素数量。该语法设置ObservationInfoActionInfo的属性批评家分别对应于输入观测信息行动信息,包含观察结果和行动规范。此处,行动信息必须是一个rlFiniteSetSpec对象,该对象包含离散动作空间的规范。观察的名字obsName的输入层的名称

例子

批评家=rlQValueRepresentation({basisFcnW0},观测信息行动信息创建多输出Q值函数批评家对于离散动作空间使用自定义基函数作为底层逼近器。第一个输入参数是一个包含两个元素的单元格,其中第一个元素包含句柄basisFcn为自定义基函数,第二个元素包含初始权矩阵W0.这里的基函数必须只有观测值作为输入W0必须具有尽可能多的列(与可能的操作数相同)。此语法设置ObservationInfoActionInfo的属性批评家分别对应于输入观测信息行动信息

选择权

批评家=rlQValueRepresentation(___选择权创建基于的值函数批评家使用附加选项集选择权,这是一个rlRepresentationOptions对象。该语法设置选择权的属性批评家选择权输入参数。您可以将此语法与以前的任何输入参数组合一起使用。

输入参数

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深度神经网络用作批评家内部的底层近似器,指定为以下其中之一:

单输出批评,必须将观察和操作作为输入,并具有标量输出,表示代理从给定观察开始并采取给定操作时的预期累积长期回报。对于多输出离散动作空间批评,必须仅将观测值作为输入,且单个输出层具有尽可能多的元素(尽可能多的离散动作)。每个输出元素表示代理从给定观察开始并采取相应行动时的预期累积长期回报。批评家的可学习参数是深度神经网络的权重。

网络输入层的顺序、数据类型和尺寸必须与中定义的信号相同ObservationInfo.此外,这些输入层的名称必须与中列出的观察名称相匹配obsName

网络输出层必须具有与中定义的信号相同的数据类型和维数ActionInfo.它的名称必须是actName

rlQValueRepresentation对象支持多输出离金宝app散动作空间的递归深层神经网络。

有关深层神经网络层的列表,请参见深度学习层列表.有关创建用于强化学习的深度神经网络的更多信息,请参见创建策略和值函数表示

观察名称,指定为字符串或字符向量的单元格数组。观察名称必须是中输入层的名称

例子:{' my_obs '}

操作名称,指定为包含字符向量的单元素单元格数组。的输出层的名称

例子:{' my_act '}

q值表,指定为rlTable对象,该对象包含一个数组,其中包含尽可能多的行和尽可能多的列和可能的操作。元素(年代一个)是采取行动的预期累积长期回报一个从观察到的状态年代。此数组的元素是批评家的可学习参数。

自定义基函数,指定为用户定义的MATLAB函数的函数句柄。用户定义的函数可以是匿名函数,也可以是MATLAB路径上的函数。评论家的输出是c=W'*B哪里W权值向量或矩阵是否包含可学习参数,和B是自定义基函数返回的列向量。

对于单输出q值批评家,c是一个标量,表示代理从给定观察开始并采取给定操作时的预期累积长期回报。在这种情况下,基函数必须具有以下签名。

B = myBasisFunction (obs1, obs2,…,obsN act)

对于具有离散作用空间的多输出q值批评家,c是一个向量,其中每个元素都是当代理从给定的观察开始并采取与所考虑元素的位置对应的操作时的预期累积长期回报。在这种情况下,基函数必须具有以下签名。

B=myBasisFunction(obs1、obs2、…、obsN)

在这里obs1obsN观测值的顺序、数据类型和尺寸是否与中定义的信号相同观测信息行为具有与?中的操作规范相同的数据类型和维度行动信息

例子:@ (obs1 obs2, act)[行为(2)* obs1 (1) ^ 2;abs (obs2(5) +法案(1)))

基函数权值的初值,W.对于单输出Q值批评家,W是与基函数返回的向量长度相同的列向量。对于具有离散作用空间的多输出q值批评家,W是一个矩阵,它必须有与基函数输出长度相同的行,以及与可能的操作数量相同的列。

性质

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表示选项,指定为rlRepresentationOptions对象。可用的选项包括用于培训的优化器和学习率。

观察规范,指定为rlFiniteSetSpecrlNumericSpec对象或包含这些对象的混合的数组。这些对象定义了一些属性,比如维度、数据类型和观察信号的名称。

rlQValueRepresentation设置ObservationInfo的属性批评家输入观测信息

您可以提取ObservationInfo从现有环境或代理使用getObservationInfo.您还可以手工构造规范。

动作规格,指定为rlFiniteSetSpecrlNumericSpec对象。这些对象定义属性,如维度、数据类型和动作信号的名称。

rlQValueRepresentation设置ActionInfo的属性批评家输入行动信息

您可以提取ActionInfo从现有环境或代理使用getActionInfo.您还可以手工构造规范。

对于自定义基函数表示,动作信号必须是标量、列向量或离散动作。

对象的功能

RLDDPG试剂 深度确定性策略梯度强化学习agent
RLTD3试剂 双延迟深度确定性策略梯度强化学习主体
rlDQNAgent 深度q -网络强化学习代理
rlQAgent Q-learning强化学习代理
rlSARSAAgent SARSA强化学习代理
rlSACAgent 软演员批评强化学习代理
getValue 获得估计值函数表示
getMaxQValue 离散作用空间Q值函数表示的最大状态值函数估计

例子

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创建一个观察规范对象(或者使用getObservationInfo从环境中提取规范对象)。例如,将观察空间定义为连续的四维空间,以便单个观察是包含四个双精度的列向量。

obsInfo=rlNumericSpec([4 1]);

创建一个动作规范对象(或者使用getActionInfo从环境中提取规范对象)。对于本例,将操作空间定义为连续的二维空间,因此单个操作是包含两个double的列向量。

actInfo = rlNumericSpec([2 1]);

建立一个深度神经网络来近似q值函数。网络必须有两个输入,一个用于观察,一个用于动作。观察输入(这里称为肌瘤)必须接受四元素向量(由定义的观察向量obsInfo).操作输入(这里称为myact)必须接受一个双元素向量(由肌动蛋白).网络的输出必须是一个标量,表示agent从给定的观测开始并采取给定的行动时的预期累积长期回报。

%观测路径层obsPath=[featureInputLayer(4,“正常化”“没有”“名字”“肌瘤”)完全连接层(1,“名字”“obsout”));%动作路径层actPath = [featureInputLayer (2,“正常化”“没有”“名字”“myact”)完全连接层(1,“名字”“阿克托”));%输出层的公共路径comPath = [additionLayer (2,“名字”“添加”)完全连接层(1,“名字”“输出”));%向网络对象添加图层网= addLayers (layerGraph (obsPath) actPath);网= addLayers(净,comPath);%连接层网= connectLayers(网络,“obsout”“添加/三机一体”);净=连接层(净,“阿克托”“添加/in2”);%绘图网络地块(净)

Figure包含axes对象。axes对象包含graphplot类型的对象。

用语言创造批评家rlQValueRepresentation,使用网络、观察和操作规范对象以及网络输入层的名称。

评论家= rlQValueRepresentation(净、obsInfo actInfo,...“观察”, {“肌瘤”},“行动”, {“myact”})
批评家= rlQValueRepresentation与属性:ActionInfo: [1x1 rl.util.]。rlNumericSpec . ObservationInfo: [1x1 rl.util.]rlNumericSpec] Options: [1x1 rl.option.rlRepresentationOptions]

要检查你的批评家,使用getValue函数返回使用当前网络权重的随机观察和动作的值。

v = getValue(评论家,{兰德(4,1)},{兰德(2,1)})
五=仅有一个的0.1102

您现在可以使用批评家(以及一个参与者)来创建依赖于q值函数批评家的代理(例如rlQAgentrlDQNAgentrlSARSAAgentRLDDPG试剂代理)。

这个例子展示了如何使用深度神经网络逼近器为离散动作空间创建多输出Q值函数批评家。

该批评家仅将观察作为输入,并生成一个包含尽可能多的元素的向量作为输出。每个元素表示当代理从给定的观察开始并采取与元素在输出向量中的位置对应的操作时的预期累积长期回报。

创建一个观察规范对象(或者使用getObservationInfo从环境中提取规范对象)。例如,将观察空间定义为连续的四维空间,以便单个观察是包含四个双精度的列向量。

obsInfo=rlNumericSpec([4 1]);

创建一个有限设定的动作规格对象(或可选使用)getActionInfo从具有离散操作空间的环境中提取规范对象)。对于本例,将操作空间定义为一个有限集,包含三个可能的值(命名为75,3.在这种情况下)。

actInfo = rlFiniteSetSpec([7 5 3]);

创建一个深度神经网络近似器来近似批评家内部的q值函数。网络的输入(这里称为肌瘤)必须接受四个元素的向量,如obsInfo.输出必须是一个单独的输出层,具有尽可能多的元素和可能的离散动作(在这种情况下为三个,定义如下)肌动蛋白).

net=[featureInputLayer(4,“正常化”“没有”“名字”“肌瘤”)完全连接层(3,“名字”“价值”));

使用网络、观察规范对象和网络输入层的名称创建批评家。

评论家= rlQValueRepresentation(净、obsInfo actInfo,“观察”, {“肌瘤”})
批评家= rlQValueRepresentation与属性:ActionInfo: [1x1 rl.util.]。rlFiniteSetSpec: [1x1 rl.util.]rlNumericSpec] Options: [1x1 rl.option.rlRepresentationOptions]

要检查你的批评家,使用getValue函数返回使用当前网络权重的随机观测值。这三种可能的操作都有一个值。

v = getValue(评论家,{兰德(4,1)})
五=3x1单列向量0.7232 0.8177 -0.2212

现在,您可以使用批评家(以及演员)创建依赖于Q值函数批评家(例如rlQAgentrlDQNAgentrlSARSAAgent代理)。

创建一个有限集观察规范对象(或者使用getObservationInfo从具有离散观察空间的环境中提取规格对象)。对于这个例子,将观察空间定义为具有4个可能值的有限集。

obsInfo = rlFiniteSetSpec([7 5 3 1]);

创建一个有限设定的动作规格对象(或可选使用)getActionInfo从具有离散操作空间的环境中提取规范对象)。在这个例子中,将动作空间定义为具有2个可能值的有限集。

actInfo = rlFiniteSetSpec([4 8]);

创建一个表,以近似于批评家中的值函数。rlTable从观察和操作规范对象创建值表对象。

qTable=rlTable(obsInfo,actInfo);

该表为每个可能的观察操作对存储一个值(表示预期的累积长期奖励)。每行对应一个观察操作,每列对应一个操作。您可以使用表格财产的易变的对象。每个元素的初始值都是零。

qTable。表格
ans =4×20 0 0 0 0 0 0

可以将表初始化为任意值,在本例中是一个包含from的整数的数组1通过8

qTable.Table =重塑(1:8 4 2)
qTable = rlTable with properties: Table: [4x2 double]

使用表以及观察和操作规范对象创建批评家。

评论家= rlQValueRepresentation (qTable obsInfo actInfo)
批评家= rlQValueRepresentation与属性:ActionInfo: [1x1 rl.util.]。rlFiniteSetSpec: [1x1 rl.util.]rlFiniteSetSpec] Options: [1x1 rl.option.rlRepresentationOptions]

要检查你的批评家,使用getValue函数使用当前表项返回给定观察和操作的值。

v=getValue(批评家,{5},{8})
v = 6

现在,您可以使用评论家(以及一个演员)来创建一个依赖于q值函数评论家(例如rlQAgentrlDQNAgentrlSARSAAgent代理)。

创建一个观察规范对象(或者使用getObservationInfo从环境中提取规范对象)。对于本例,请将观测空间定义为连续的四维空间,以便单个观测是包含3个双精度的列向量。

obsInfo = rlNumericSpec([3 1]);

创建一个动作规范对象(或者使用getActionInfo从环境中提取规范对象)。对于本例,将操作空间定义为连续的二维空间,因此单个操作是包含2个double的列向量。

actInfo = rlNumericSpec([2 1]);

创建一个自定义基函数以近似于批评家中的值函数。自定义基函数必须返回一个列向量。每个向量元素必须是分别由定义的观察值和动作的函数obsInfo肌动蛋白

mybasiscn=@(myobs,myact)[myobs(2)^2;myobs(1)+exp(myact(1));abs(myact(2));myobs(3)]
myBasisFcn =函数\带有值的句柄:@ (myobs myact) [myobs (2) ^ 2; myobs (1) + exp (myact (1)); abs (myact (2)); myobs (3))

批评家的输出是标量W'*myBasisFcn(myobs,myact)哪里W是一个权重列向量,它必须具有与自定义基函数输出相同的大小。该输出是代理从给定的观察开始并采取最佳行动时的预期累积长期回报。W的元素是可学习的参数。

定义一个初始参数向量。

W0 = (1, 4, 4; 2);

创建一个评论家。第一个参数是一个包含自定义函数句柄和初始权重向量的双元素单元格。第二个和第三个参数分别是观察和操作规范对象。

评论家= rlQValueRepresentation ({myBasisFcn, W0}, obsInfo actInfo)
critic=rlQValueRepresentation with properties:ActionInfo:[1×1 rl.util.rlNumericSpec]ObservationInfo:[1×1 rl.util.rlNumericSpec]选项:[1×1 rl.option.rlRepresentationOptions]

要检查你的批评家,使用getValue函数使用当前参数向量返回给定观察-操作对的值。

v=getValue(批评家,{[1 2 3]'},{[4 5]'})
v=1×1 DL252.3926阵列

您现在可以使用批评家(以及一个参与者)来创建依赖于q值函数批评家的代理(例如rlQAgentrlDQNAgentrlSARSAAgentRLDDPG试剂代理)。

此示例演示如何使用自定义基函数近似器为离散动作空间创建多输出Q值函数批评家。

该批评家仅将观察作为输入,并生成一个包含尽可能多的元素的向量作为输出。每个元素表示当代理从给定的观察开始并采取与元素在输出向量中的位置对应的操作时的预期累积长期回报。

创建一个观察规范对象(或者使用getObservationInfo从环境中提取规范对象)。在本例中,将观测空间定义为连续的四维空间,因此单个观测是包含2个双精度的列向量。

obsInfo = rlNumericSpec([2 1]);

创建一个有限设定的动作规格对象(或可选使用)getActionInfo从具有离散操作空间的环境中提取规范对象)。对于本例,将操作空间定义为一个有限集,包含3个可能的值(命名为75,3.在这种情况下)。

actInfo = rlFiniteSetSpec([7 5 3]);

创建一个自定义基函数以近似于批评家中的值函数。自定义基函数必须返回一个列向量。每个向量元素必须是由定义的观察值的函数obsInfo

myobs = @(myobs) [myobs(2)^2;myobs (1);exp (myobs (2));abs (myobs (1)))
myBasisFcn =函数\带有值的句柄:@ (myobs) [myobs (2) ^ 2; myobs (1); exp (myobs (2)); abs (myobs (1)))

批评家的输出是向量c=W'*MyBasisCfN(myobs)哪里W是一个权重矩阵,其行数必须与基函数输出的长度相同,列数必须与可能的操作数相同。

c的每个元素是当agent从给定的观察开始并采取与所考虑的元素的位置相对应的行动时的预期累积长期报酬,W的元素是可学习的参数。

定义一个初始参数矩阵。

W0 =兰德(4,3);

创建一个评论家。第一个参数是一个包含自定义函数句柄和初始参数矩阵的双元素单元格。第二个和第三个参数分别是观察和操作规范对象。

评论家= rlQValueRepresentation ({myBasisFcn, W0}, obsInfo actInfo)
批评家= rlQValueRepresentation与属性:ActionInfo: [1x1 rl.util.]。rlFiniteSetSpec: [1x1 rl.util.]rlNumericSpec] Options: [1x1 rl.option.rlRepresentationOptions]

要检查你的批评家,使用getValue函数使用当前参数矩阵返回随机观测值。注意,这三种可能的操作都有一个值。

v=getValue(批评家,{rand(2,1)})
v=3x1 dlarray 2.1395 1.2183 2.3342

现在,您可以使用批评家(以及演员)创建依赖于Q值函数批评家(例如rlQAgentrlDQNAgentrlSARSAAgent代理)。

创造环境,获取观察和行动信息。

env = rlPredefinedEnv (“CartPole-Discrete”);obsInfo = getObservationInfo (env);actInfo = getActionInfo (env);numObs = obsInfo.Dimension (1);numDiscreteAct =元素个数(actInfo.Elements);

为你的批评者创建一个递归深层神经网络。要创建一个递归神经网络,请使用序列输入层作为输入层,并包含至少一个第一层

创建用于多输出Q值函数表示的递归神经网络。

临界网络=[sequenceInputLayer(numObs,“正常化”“没有”“名字”“状态”) fullyConnectedLayer (50,“名字”“CriticStateFC1”) reluLayer (“名字”“CriticRelu1”) lstmLayer (20“输出模式”“序列”“名字”“CriticLSTM”);fullyConnectedLayer (20,“名字”“CriticStateFC2”) reluLayer (“名字”“CriticRelu2”) fullyConnectedLayer (numDiscreteAct“名字”“输出”));

使用递归神经网络为您的批评者创建一个表示。

criticOptions = rlRepresentationOptions (“LearnRate”,1e-3,“GradientThreshold”,1);评论家=rlQValueRepresentation(关键网络、obsInfo、actInfo、,...“观察”“状态”, criticOptions);
介绍了R2020a