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| | DRQN 的网络结构通常包括以下几个部分: | | DRQN 的网络结构通常包括以下几个部分: |
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| | (1)卷积层(Convolutional Layers):用于从输入图像中提取特征。 | | (1)卷积层(Convolutional Layers):用于从输入图像中提取特征。 |
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| | (2)LSTM 层:用于处理时间序列数据,保留历史信息。 | | (2)LSTM 层:用于处理时间序列数据,保留历史信息。 |
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| | (3)全连接层(Fully Connected Layer):用于输出每个动作的 Q 值。 | | (3)全连接层(Fully Connected Layer):用于输出每个动作的 Q 值。 |
| | 这种结构使得 DRQN 能够在每个时间步都考虑到历史信息,从而更好地应对部分[https://marl-ieee-nitk.github.io/deep-reinforcement-learning/2019/01/06/DRQN.html? 可观察的环境]。 | | 这种结构使得 DRQN 能够在每个时间步都考虑到历史信息,从而更好地应对部分[https://marl-ieee-nitk.github.io/deep-reinforcement-learning/2019/01/06/DRQN.html? 可观察的环境]。 |
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| | (1)处理部分可观察环境:DRQN 能够在每个时间步都保留历史信息,从而在部分可观察的环境中表现出更好的性能。 | | (1)处理部分可观察环境:DRQN 能够在每个时间步都保留历史信息,从而在部分可观察的环境中表现出更好的性能。 |
| | + | |
| | (2)提高决策质量:通过引入 LSTM 层,DRQN 能够更好地捕捉时间序列中的长期依赖关系,从而提高决策质量。 | | (2)提高决策质量:通过引入 LSTM 层,DRQN 能够更好地捕捉时间序列中的长期依赖关系,从而提高决策质量。 |
| | + | |
| | (3)适应性强:DRQN 可以适应不同的环境和任务,具有较强的泛化能力。 | | (3)适应性强:DRQN 可以适应不同的环境和任务,具有较强的泛化能力。 |
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| | (1)训练难度:由于引入了 LSTM 层,DRQN 的训练过程可能比传统 DQN 更加复杂和困难。 | | (1)训练难度:由于引入了 LSTM 层,DRQN 的训练过程可能比传统 DQN 更加复杂和困难。 |
| | + | |
| | (2)计算资源需求高:LSTM 层的引入增加了计算量,对硬件资源的要求更高。 | | (2)计算资源需求高:LSTM 层的引入增加了计算量,对硬件资源的要求更高。 |
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| | (3)超参数调优复杂:LSTM 层引入了更多的超参数,需要进行精细的调优。 | | (3)超参数调优复杂:LSTM 层引入了更多的超参数,需要进行精细的调优。 |
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| | '''泛化与表征能力''' | | '''泛化与表征能力''' |
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| | DQN的核心突破在于其从高维输入中学习通用表征的能力。 | | DQN的核心突破在于其从高维输入中学习通用表征的能力。 |
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| | 通过t-SNE降维可视化,DQN的最终隐藏层表征显示: | | 通过t-SNE降维可视化,DQN的最终隐藏层表征显示: |
| | 感知相似状态(如敌机密集排列的屏幕)被映射到嵌入空间的相邻位置,见图;[[文件:人类表征对比.jpg|缩略图|人类表征对比,引自<ref name="dqn"></ref>]]<br> | | 感知相似状态(如敌机密集排列的屏幕)被映射到嵌入空间的相邻位置,见图;[[文件:人类表征对比.jpg|缩略图|人类表征对比,引自<ref name="dqn"></ref>]]<br> |
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| | *'''室内导航与避障''': | | *'''室内导航与避障''': |
| | Tai等人(2017)<ref>{{cite journal|last1=Tai|first1=Lei|last2=Paolo|first2=Giuseppe|last3=Liu|first3=Ming|title=Virtual-to-real deep reinforcement learning: Continuous control of mobile robots for mapless navigation|journal=IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)|year=2017|pages=31-36|doi=10.1109/IROS.2017.8202134|publisher=IEEE}}</ref>:使用深度图像作为输入,训练轮式机器人在走廊环境中实现无地图导航,输出连续转向指令。 | | Tai等人(2017)<ref>{{cite journal|last1=Tai|first1=Lei|last2=Paolo|first2=Giuseppe|last3=Liu|first3=Ming|title=Virtual-to-real deep reinforcement learning: Continuous control of mobile robots for mapless navigation|journal=IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)|year=2017|pages=31-36|doi=10.1109/IROS.2017.8202134|publisher=IEEE}}</ref>:使用深度图像作为输入,训练轮式机器人在走廊环境中实现无地图导航,输出连续转向指令。 |
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| | Zhang等人(2020)<ref>{{cite journal| last1 = Wang| first1 = Y.| last2 = Sun| first2 = J.| last3 = He| first3 = H.| last4 = Sun| first4 = C.| title = Deterministic policy gradient with integral compensator for robust quadrotor control| journal = IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems| volume = 50| issue = 10| pages = 3713–3725| year = 2020| doi = 10.1109/TSMC.2020.3002218| publisher = IEEE}}</ref>:通过特征迁移策略,将仿真环境训练的DQN模型迁移至真实机器人,解决仿真到现实(Sim-to-Real)的泛化问题。 | | Zhang等人(2020)<ref>{{cite journal| last1 = Wang| first1 = Y.| last2 = Sun| first2 = J.| last3 = He| first3 = H.| last4 = Sun| first4 = C.| title = Deterministic policy gradient with integral compensator for robust quadrotor control| journal = IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems| volume = 50| issue = 10| pages = 3713–3725| year = 2020| doi = 10.1109/TSMC.2020.3002218| publisher = IEEE}}</ref>:通过特征迁移策略,将仿真环境训练的DQN模型迁移至真实机器人,解决仿真到现实(Sim-to-Real)的泛化问题。 |
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| | Barron等人(2019)<ref> {{cite conference| last1 = Barron| first1 = T.| last2 = Whitehead| first2 = M.| last3 = Yeung| first3 = A.| title = Deep reinforcement learning in a 3-D blockworld environment| booktitle = Proceedings of the International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI)| pages = 1–6| year = 2016| publisher = IJCAI/AAAI Press}}</ref>:在3D虚拟环境中,采用RGB图像输入训练机器人,在复杂自然场景中实现优于深度输入的导航性能。 | | Barron等人(2019)<ref> {{cite conference| last1 = Barron| first1 = T.| last2 = Whitehead| first2 = M.| last3 = Yeung| first3 = A.| title = Deep reinforcement learning in a 3-D blockworld environment| booktitle = Proceedings of the International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI)| pages = 1–6| year = 2016| publisher = IJCAI/AAAI Press}}</ref>:在3D虚拟环境中,采用RGB图像输入训练机器人,在复杂自然场景中实现优于深度输入的导航性能。 |
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| | '''问题建模与优势''' | | '''问题建模与优势''' |
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| | 动态偏好捕捉(vs. 静态协同过滤): | | 动态偏好捕捉(vs. 静态协同过滤): |
| | DQN通过时序状态转移(s<sub>t</sub>→s<sub>t+1</sub>)实时更新用户兴趣表征,克服协同过滤的静态建模局限。 | | DQN通过时序状态转移(s<sub>t</sub>→s<sub>t+1</sub>)实时更新用户兴趣表征,克服协同过滤的静态建模局限。 |
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| | 长期价值优化(vs. 即时收益模型):最大化累计奖励 R<sub>t</sub>=∑ γ<sup>k</sup> r <sub>t+k</sub>,避免短视策略(如仅推荐热门商品)。 | | 长期价值优化(vs. 即时收益模型):最大化累计奖励 R<sub>t</sub>=∑ γ<sup>k</sup> r <sub>t+k</sub>,避免短视策略(如仅推荐热门商品)。 |
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| | 探索机制:ε-greedy策略主动推荐低曝光商品,缓解冷启动问题。 | | 探索机制:ε-greedy策略主动推荐低曝光商品,缓解冷启动问题。 |
| − | '''技术实现架构''' | + | |
| | + | '''技术实现架构''' |
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| | 状态表征:用户画像(性别/年龄) + 行为序列(点击/购买历史) → 嵌入层 → LSTM编码 → 状态向量 s<sub>t</sub>。 | | 状态表征:用户画像(性别/年龄) + 行为序列(点击/购买历史) → 嵌入层 → LSTM编码 → 状态向量 s<sub>t</sub>。 |
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| | 动作空间:离散候选物品集 {a<sub>1</sub>,a<sub>2</sub>,...,a<sub>N</sub>}(N=千至百万级)。 | | 动作空间:离散候选物品集 {a<sub>1</sub>,a<sub>2</sub>,...,a<sub>N</sub>}(N=千至百万级)。 |
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| | 网络结构如右图所示。 | | 网络结构如右图所示。 |
| | [[文件:基于dqn的推荐系统算法.jpg|缩略图|基于dqn的推荐系统算法,引自<ref name="recommand"></ref>]]<br> | | [[文件:基于dqn的推荐系统算法.jpg|缩略图|基于dqn的推荐系统算法,引自<ref name="recommand"></ref>]]<br> |