*'''策略网络的训练与优化''':在Dreamer框架中,策略网络(actor)的目标是输出能够最大化长期累积奖励的动作。策略的训练完全基于模型想象(imagination)生成的数据,而不是直接从真实环境中采样梯度信号。在一条想象轨迹中,策略网络希望在每一个潜在状态<math>z_t</math>选择动作,使得后继状态的价值<math>v_\psi(z_{t+1})</math>最大化。换言之,策略优化的目标可以简化为在每一步最大化<math>v_\psi(z_t)</math>,因此常通过最小化负的价值估计<math>-v_\psi(z_t)</math>来训练。<br>Dreamer采用**策略梯度(policy gradient)**方法来优化这一目标。由于世界模型提供了可微分的潜在空间动力系统,Dreamer能够直接在潜在轨迹上进行梯度计算,实现高效的策略更新。<br>'''策略梯度计算与损失构建'''<br>在训练过程中,策略网络根据当前潜在状态<math>z_t</math>输出动作分布<math>\pi_\theta(a_t|z_t)</math>,并通过采样获得动作<math>a_t</math>。RSSM根据<math>a_t</math>与<math>z_t</math>生成下一个潜在状态<math>z_{t+1}</math>,并由价值网络估计<math>v_\psi(z_{t+1})</math>。为了统一适配连续与离散动作环境,Dreamer在想象轨迹中使用REINFORCE策略梯度近似目标:<math>\nabla_\theta J \approx \mathbb{E}\left[(R_t^\lambda - v_\psi(z_t)) \nabla_\theta \log \pi_\theta(a_t|z_t)\right]</math>。其中,<math>R_t^\lambda</math>是基于λ-return构建的多步累计回报,<math>v_\psi(z_t)</math>为价值网络提供的基线,二者之差作为优势估计(advantage),用于减少策略梯度估计的方差。策略网络的整体损失函数定义为:<math>L_{\text{actor}} = -\mathbb{E}\left[(R_t^\lambda - v_\psi(z_t)) \log \pi_\theta(a_t|z_t)\right] - \eta \mathbb{E}\left[H(\pi_\theta(\cdot|z_t))\right]</math>。其中,第一项是基于优势的策略梯度项,第二项是熵正则项(<math>\eta</math>为熵系数),用于鼓励策略的随机性与探索。<br>'''鲁棒回报归一化'''<br>为了进一步提升训练稳定性,Dreamer引入了**鲁棒回报归一化(robust return normalization)**机制,以应对不同任务中奖励尺度差异带来的训练不平衡问题。具体做法是:在每个模拟批次中,收集所有<math>R_t^\lambda</math>,取第5百分位<math>P_5</math>与第95百分位<math>P_{95}</math>,定义有效范围:<math>S = P_{95} - P_5</math>。并对<math>S</math>进行指数滑动平均平滑处理。归一化优势的计算公式为:<math>\text{Advantage} = \frac{R_t^\lambda - v_\psi(z_t)}{\max(1, S)}</math>。这种归一化确保了在稀疏奖励或密集奖励环境中,优势尺度大致统一,熵正则项<math>\eta H(\pi)</math>的相对影响力保持一致,有效避免了熵项在不同任务中失衡的问题。此外,Dreamer统一采用固定的小熵系数(如<math>\eta = 3 \times 10^{-4}</math>),无需根据任务单独调整。<br>'''世界模型冻结策略'''<br>为了保证训练的稳定性,Dreamer在策略优化阶段冻结世界模型参数,即策略网络更新过程中不会反向修改RSSM或奖励模型。这种设计保证了策略训练是在一个静态、稳定的模拟环境中进行,符合策略梯度理论假设,避免了模型和策略间相互干扰导致的震荡与不稳定。 | *'''策略网络的训练与优化''':在Dreamer框架中,策略网络(actor)的目标是输出能够最大化长期累积奖励的动作。策略的训练完全基于模型想象(imagination)生成的数据,而不是直接从真实环境中采样梯度信号。在一条想象轨迹中,策略网络希望在每一个潜在状态<math>z_t</math>选择动作,使得后继状态的价值<math>v_\psi(z_{t+1})</math>最大化。换言之,策略优化的目标可以简化为在每一步最大化<math>v_\psi(z_t)</math>,因此常通过最小化负的价值估计<math>-v_\psi(z_t)</math>来训练。<br>Dreamer采用**策略梯度(policy gradient)**方法来优化这一目标。由于世界模型提供了可微分的潜在空间动力系统,Dreamer能够直接在潜在轨迹上进行梯度计算,实现高效的策略更新。<br>'''策略梯度计算与损失构建'''<br>在训练过程中,策略网络根据当前潜在状态<math>z_t</math>输出动作分布<math>\pi_\theta(a_t|z_t)</math>,并通过采样获得动作<math>a_t</math>。RSSM根据<math>a_t</math>与<math>z_t</math>生成下一个潜在状态<math>z_{t+1}</math>,并由价值网络估计<math>v_\psi(z_{t+1})</math>。为了统一适配连续与离散动作环境,Dreamer在想象轨迹中使用REINFORCE策略梯度近似目标:<math>\nabla_\theta J \approx \mathbb{E}\left[(R_t^\lambda - v_\psi(z_t)) \nabla_\theta \log \pi_\theta(a_t|z_t)\right]</math>。其中,<math>R_t^\lambda</math>是基于λ-return构建的多步累计回报,<math>v_\psi(z_t)</math>为价值网络提供的基线,二者之差作为优势估计(advantage),用于减少策略梯度估计的方差。策略网络的整体损失函数定义为:<math>L_{\text{actor}} = -\mathbb{E}\left[(R_t^\lambda - v_\psi(z_t)) \log \pi_\theta(a_t|z_t)\right] - \eta \mathbb{E}\left[H(\pi_\theta(\cdot|z_t))\right]</math>。其中,第一项是基于优势的策略梯度项,第二项是熵正则项(<math>\eta</math>为熵系数),用于鼓励策略的随机性与探索。<br>'''鲁棒回报归一化'''<br>为了进一步提升训练稳定性,Dreamer引入了**鲁棒回报归一化(robust return normalization)**机制,以应对不同任务中奖励尺度差异带来的训练不平衡问题。具体做法是:在每个模拟批次中,收集所有<math>R_t^\lambda</math>,取第5百分位<math>P_5</math>与第95百分位<math>P_{95}</math>,定义有效范围:<math>S = P_{95} - P_5</math>。并对<math>S</math>进行指数滑动平均平滑处理。归一化优势的计算公式为:<math>\text{Advantage} = \frac{R_t^\lambda - v_\psi(z_t)}{\max(1, S)}</math>。这种归一化确保了在稀疏奖励或密集奖励环境中,优势尺度大致统一,熵正则项<math>\eta H(\pi)</math>的相对影响力保持一致,有效避免了熵项在不同任务中失衡的问题。此外,Dreamer统一采用固定的小熵系数(如<math>\eta = 3 \times 10^{-4}</math>),无需根据任务单独调整。<br>'''世界模型冻结策略'''<br>为了保证训练的稳定性,Dreamer在策略优化阶段冻结世界模型参数,即策略网络更新过程中不会反向修改RSSM或奖励模型。这种设计保证了策略训练是在一个静态、稳定的模拟环境中进行,符合策略梯度理论假设,避免了模型和策略间相互干扰导致的震荡与不稳定。 |