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===Atari 游戏中的应用与表现===
 
===Atari 游戏中的应用与表现===
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<ref>{{cite journal|last=Mnih|first=V.|last2=Kavukcuoglu|first2=K.|title=Human-level control through deep reinforcement learning|journal=Nature|year=2015|volume=518|pages=529–533|issue=7540|doi=10.1038/nature14236|pmid=25719670}}</ref>的作者在 49 款 Atria 游戏上进行测试,大多数达到了人类水平,并且有 43 款达到了 SOTA(最先进水平State-Of-The-Art)。图中 100% 和 0% 分别代表人类水平和随机策略水平。
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<ref name="dqn"></ref>的作者在 49 款 Atria 游戏上进行测试,大多数达到了人类水平,并且有 43 款达到了 SOTA(最先进水平State-Of-The-Art)。图中 100% 和 0% 分别代表人类水平和随机策略水平。
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[[文件:结果图.png|缩略图|性能表现]]
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[[文件:结果图.png|缩略图|性能表现,引自<ref name="dqn"></ref>]]<br>
 
'''性能表现​​'''
 
'''性能表现​​'''
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DQN在49款Atari 2600游戏上的测试结果,参见<ref>{{cite journal|last=Mnih|first=V.|last2=Kavukcuoglu|first2=K.|title=Human-level control through deep reinforcement learning|journal=Nature|year=2015|volume=518|pages=529–533|issue=7540|doi=10.1038/nature14236|pmid=25719670}}</ref>。其展现了突破性性能。在​​统一网络架构、算法和超参数​​的前提下,仅以原始像素和游戏分数为输入,DQN在43款游戏中超越了此前所有强化学习算法(如线性函数逼近和SARSA)。更显著的是,其表现达到​​人类专业玩家水平的75%以上​​的游戏中占29款(超过总数半数)。典型案例如:
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DQN在49款Atari 2600游戏上的测试结果,参见,引自<ref name="dqn"></ref>。其展现了突破性性能。在​​统一网络架构、算法和超参数​​的前提下,仅以原始像素和游戏分数为输入,DQN在43款游戏中超越了此前所有强化学习算法(如线性函数逼近和SARSA)。更显著的是,其表现达到​​人类专业玩家水平的75%以上​​的游戏中占29款(超过总数半数)。典型案例如:
 
*'''Breakout'''中,DQN得分达401.2(随机策略为1.7,人类为31.8),相当于人类水平的1327%。其成功源于自主学会"挖隧道"策略:优先击碎侧边砖块,引导球体从后方破坏整列砖块。
 
*'''Breakout'''中,DQN得分达401.2(随机策略为1.7,人类为31.8),相当于人类水平的1327%。其成功源于自主学会"挖隧道"策略:优先击碎侧边砖块,引导球体从后方破坏整列砖块。
 
*'''Pong​​'''以18.9分(人类9.3分)实现132%的人类水平,动作价值预测精准;
 
*'''Pong​​'''以18.9分(人类9.3分)实现132%的人类水平,动作价值预测精准;
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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​​。
 
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:
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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]];
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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,引自<ref name="dqn"></ref>]]<br>;
 
​奖励等价但感知不同状态​​(如游戏末尾阶段的掩体场景)同样被聚类——这些状态因即时奖励潜力低被赋予相似价值(V值),证明网络超越了表层像素特征,学会了与决策相关的抽象特征。
 
​奖励等价但感知不同状态​​(如游戏末尾阶段的掩体场景)同样被聚类——这些状态因即时奖励潜力低被赋予相似价值(V值),证明网络超越了表层像素特征,学会了与决策相关的抽象特征。
 
进一步实验表明,该表征可​​泛化至人类玩家产生的状态​​:将人类30分钟游戏数据输入DQN网络,其t-SNE嵌入与智能体自身2小时游戏数据的嵌入结构高度重叠,证明表征不受策略依赖性的限制。
 
进一步实验表明,该表征可​​泛化至人类玩家产生的状态​​:将人类30分钟游戏数据输入DQN网络,其t-SNE嵌入与智能体自身2小时游戏数据的嵌入结构高度重叠,证明表征不受策略依赖性的限制。
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===机器人控制与路径规划===
 
===机器人控制与路径规划===
 
[[文件:DQN与传统路径规划算法的对比.jpg|缩略图|DQN与传统路径规划算法的对比]]
 
[[文件:DQN与传统路径规划算法的对比.jpg|缩略图|DQN与传统路径规划算法的对比]]
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参考综述<ref>{{cite journal|last1=Sun|first1=Huihui|last2=Zhang|first2=Weijie|last3=Yu|first3=Runxiang|last4=Zhang|first4=Yujie|title=Motion planning for mobile robots—Focusing on deep reinforcement learning: A systematic review|journal=IEEE Access|year=2021|volume=9|pages=69061–69081|doi=10.1109/ACCESS.2021.3076530|publisher=IEEE}}</ref>这些方法都是使用DQN直接从原始传感器数据映射到动作,无需依赖预先构建的环境模型或先验知识。
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参考综述<ref name="robot">{{cite journal|last1=Sun|first1=Huihui|last2=Zhang|first2=Weijie|last3=Yu|first3=Runxiang|last4=Zhang|first4=Yujie|title=Motion planning for mobile robots—Focusing on deep reinforcement learning: A systematic review|journal=IEEE Access|year=2021|volume=9|pages=69061–69081|doi=10.1109/ACCESS.2021.3076530|publisher=IEEE}}</ref>这些方法都是使用DQN直接从原始传感器数据映射到动作,无需依赖预先构建的环境模型或先验知识。
 
* 输入类型​​:包括RGB图像、深度图像、激光雷达点云等,用于感知环境状态。
 
* 输入类型​​:包括RGB图像、深度图像、激光雷达点云等,用于感知环境状态。
 
* 输出动作:离散动作空间(如前进、左转、右转),适用于导航和避障任务。
 
* 输出动作:离散动作空间(如前进、左转、右转),适用于导航和避障任务。
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[[文件:应用于机器人路径规划.jpg|缩略图|基于DQN的机器人控制与路径规划算法示意图]]
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[[文件:应用于机器人路径规划.jpg|缩略图|基于DQN的机器人控制与路径规划算法示意图,引自<ref name="robot"></ref>]]<br>
 
'''典型应用案例​​'''
 
'''典型应用案例​​'''
 
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===推荐系统中的策略优化===
 
===推荐系统中的策略优化===
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文章<ref>{{cite journal
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文章<ref name="recommand">{{cite journal
 
  | author  = {Chen, Xiaocong and Yao, Lina and McAuley, Julian and Zhou, Guanglin and Wang, Xianzhi}
 
  | author  = {Chen, Xiaocong and Yao, Lina and McAuley, Julian and Zhou, Guanglin and Wang, Xianzhi}
 
  | year    = 2021
 
  | year    = 2021
第652行: 第652行:  
​​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)。
 
​​网络结构​​如右图所示
 
​​网络结构​​如右图所示
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[[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]]
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[[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>
 
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