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策略梯度定理

策略梯度定理是強化學習中的一個重要理論結果,它為如何最佳化策略以最大化期望回報提供了指導。以下是策略梯度定理的關鍵點:

基本原理:策略梯度算法直接對策略進行最佳化,通過最大化期望回報來更新策略參數。這不同於值函式方法,後者通常關注於估計狀態值函式或動作值函式。

策略梯度定理的數學表達:

目標函式定義為 \( J(\theta) = E \left[ \sum_{t=0}^{T} \gamma^t r(s_t, a_t) \right] \),其中 \( \theta \) 表示策略函式的參數,\( \gamma \) 是折扣因子,\( r(s_t, a_t) \) 是即時獎勵。

策略梯度可以表示為 \(
abla_{\theta}J(\theta) = E \left[ \sum_{t=0}^{T}
abla_{\theta} \log \pi_{\theta}(a_t | s_t) A(s_t, a_t) \right] \),其中 \( \pi_{\theta}(a_t | s_t) \) 是執行動作 \( a_t \) 的機率,\( A(s_t, a_t) \) 是動作價值函式。

梯度上升更新:通過梯度上升法更新策略參數 \( \theta \),即 \( \theta \leftarrow \theta + \alpha

abla_{\theta}J(\theta) \),其中 \( \alpha \) 是學習率。這個過程不斷疊代,以逐步增加期望回報。

有效性和正確性:策略梯度定理的有效性和正確性已經得到了廣泛的理論證明和實驗驗證。它為最大化期望回報提供了可靠的方法,這在強化學習的套用中具有重要意義。

綜上所述,策略梯度定理提供了一個明確的指導方針,幫助我們在強化學習任務中最佳化策略,以實現長期回報的最大化。