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Q-学习:虚拟现实与人工智能应用技术融合性研究成果

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在Q-学习中,动作-值函数表示为,它表示在状态i执行动作a的值,也称为Q值。和效用函数一样,对于Q值可以有下面的方程:对应的时差方程为强化学习方法作为一种机器学习的方法,已取得了很多实际应用,如博弈、机器人控制等方面。典型的强化学习方法,如Q-学习,都假定状态空间有限,且允许用状态-动作记录其Q值。大多数强化学习模型针对的是单目标学习问题的决策策略,难以适应多目标、多策略的学习需求。

Q-学习:虚拟现实与人工智能应用技术融合性研究成果

Q-学习是一种基于时差策略的强化学习,它是指在给定的状态下,在执行完某个动作后期望得到的效用函数,该函数称为动作-直函数。在Q-学习中,动作-值函数表示为,它表示在状态i执行动作a的值,也称为Q值。在Q-学习中,使用Q值代替效用值,效用值和Q值之间的关系如下:

在强化学习中,Q值起着非常重要的作用:第一,和条件-动作规则类似,它们都可以不需要使用模型就做出决策;第二,与条件-动作不同的是,Q值可以直接从环境的反馈中学习获得。

和效用函数一样,对于Q值可以有下面的方程:

对应的时差方程为

强化学习方法作为一种机器学习的方法,已取得了很多实际应用,如博弈机器人控制等方面。另外,在互联网信息搜索方法中,搜索引擎必须能自动地适应用户的要求,这类问题也属于无背景模型的学习问题,也可以采用强化学习来解决这类问题。尽管强化学习有很多的优点,但是它也存在一些问题:

(1)泛化问题。典型的强化学习方法,如Q-学习,都假定状态空间有限,且允许用状态-动作记录其Q值。而许多实际的问题,往往对应的状态空间很大,甚至状态是连续的;或者状态空间不很大,但是动作很多。另外,对某些问题,不同的状态可能具有某种共性,从而对应于这些状态的最优动作一样。因而,在强化学习中,研究状态-动作的泛化表示很有意义,这可以使用传统的泛化学习,如实例学习、神经网络学习等。(www.xing528.com)

(2)动态和不确定环境。强化学习通过与环境的试探性交互,获取环境状态信息和强化信号来进行学习,这使得能否准确地观察到状态信息成为影响系统学习性能的关键。然而,许多实际问题的环境往往含有大量的噪声,无法准确地获取环境的状态信息,就可能无法使强化学习算法收敛,如Q值摇摆不定。

(3)当状态、空间较大时,算法收敛前的实验次数可能要求很多。

(4)多目标的学习。大多数强化学习模型针对的是单目标学习问题的决策策略,难以适应多目标、多策略的学习需求。

(5)许多问题面临的是动态变化的环境,其问题求解目标本身可能也会发生变化。一旦目标发生变化,已学习到的策略有可能变得无用,整个学习过程又要从头开始。

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