动手学强化学习

术语速查表

第 1–3 章核心术语 · 建议打印或收藏,复习时使用

基础概念(第 1 章)

术语含义
序贯决策多轮决策任务,决策带来后果并影响未来;强化学习所解决的问题类
智能体(agent)做决策的机器,具备感知、决策、奖励三要素中的感知与决策
回报(return)整个交互过程各轮奖励的累加(如一局游戏的总分)
价值(value)回报的期望,强化学习的优化目标
占用度量(occupancy measure)策略与环境交互中采样到状态-动作对 (s,a) 的归一化概率分布;占用度量相同 ⟺ 策略相同

多臂老虎机(第 2 章)

术语含义
多臂老虎机(MAB)⟨A, R⟩:K 根拉杆各有未知奖励分布,无状态的简化强化学习
懊悔 / 累积懊悔R(a)=Q*−Q(a)(一拉的期望损失);T 步懊悔之和,评价算法的核心指标
探索 vs 利用尝试更多拉杆获取信息 vs 拉当前估值最高的拉杆获取奖励
ε-贪婪以 ε 概率随机探索、1−ε 概率利用;固定 ε 懊悔线性增长,ε=1/t 衰减则次线性
上置信界(UCB)选 Q̂(a)+c·√(log t / 2(N(a)+1)) 最大的拉杆,不确定性越高越值得探索
汤普森采样为每杆维护 Beta(m₁+1, m₂+1) 分布,采样后选最大者
增量式更新Qk = Qk−1 + (1/k)(rk−Qk−1),O(1) 复杂度

马尔可夫决策过程(第 3 章)

术语含义
马尔可夫性质P(St+1|St) = P(St+1|S1..t),当前状态是充分统计量
马尔可夫过程(MP)⟨S, P⟩,P 为行和为 1 的状态转移矩阵
马尔可夫奖励过程(MRP)⟨S, P, r, γ⟩,MP 加奖励函数与折扣因子
折扣因子 γ[0,1),对未来奖励打折;接近 1 重长远,接近 0 重眼前
贝尔曼方程V(s) = r(s) + γΣs'P(s'|s)V(s');解析解 V=(I−γP)−1R
MDP⟨S, A, P, r, γ⟩,转移与奖励均依赖动作
策略 π(a|s)状态 s 下选动作 a 的概率分布
Vπ(s) / Qπ(s,a)状态价值 / 动作价值;Vπ(s)=Σaπ(a|s)Qπ(s,a)
贝尔曼最优方程V*(s)=maxa{r(s,a)+γΣP(s'|s,a)V*(s')},求解得最优策略
蒙特卡洛方法采样多条序列,用回报均值估计价值,无需环境模型

动态规划(第 4 章)

术语含义
动态规划(DP)分解为子问题求解;RL 中指已知 P、r 的白盒环境下用贝尔曼方程迭代求解最优策略
策略评估迭代贝尔曼期望方程求 Vπ,max|ΔV|<θ 时停止
策略提升每状态贪心取 argmax Q;策略提升定理保证 Vπ′≥Vπ
策略迭代评估 ⇄ 提升交替直至策略不变,得 π*(悬崖漫步 5 轮循环)
价值迭代直接迭代贝尔曼最优方程 Vk+1=maxa{r+γΣPVk},收敛后恢复策略(悬崖漫步 14 轮)
压缩算子‖TV−TV′‖≤γ‖V−V′‖,γ<1 保证价值迭代收敛
悬崖漫步4×12 网格,走一步 −1、掉崖 −100,最优回报 −13

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