异步优势 Actor-Critic (A3C) 算法是一种强化学习方法,它将 Actor-Critic 框架与并行化、异步训练相结合。A3C 的核心是使用多个独立的智能体(或“worker”),它们同时与环境的独立副本进行交互。每个智能体都维护自己的策略(即“Actor”)和价值函数(即“Critic”),并定期与全局网络同步更新。这种设置通过并行收集经验来缩短训练时间,并避免了经验回放等方法的计算瓶颈。
A3C 的架构有两个关键组成部分:Actor 和 Critic。Actor 决定采取哪些行动,而 Critic 估计当前状态的价值,以衡量某个行动与平均水平相比是更好还是更差。A3C 中的“优势”(advantage)是指预测回报(使用 Critic)与实际回报之间的差异,这有助于减少更新中的方差。例如,在游戏环境中,一个 worker 可能执行 10 个步骤,根据 Critic 的价值估计计算每个步骤的优势,并使用此信息调整 Actor 的策略(以偏爱高优势行动)和 Critic 的价值预测。对全局网络的更新是异步进行的,这意味着 worker 无需等待其他 worker 完成即可贡献其梯度,从而避免了同步延迟。
A3C 的设计提供了实际的好处。通过并行运行多个智能体,它解除了训练数据的关联性,与单线程方法相比提高了稳定性。例如,在训练机器人导航时,每个 worker 可能探索环境的不同部分,从而确保多样化的经验。异步更新还能够有效利用硬件,因为 worker 可以在多个 CPU 核心上运行。开发人员可以使用 TensorFlow 或 PyTorch 等框架实现 A3C,方法是为 worker 定义单独的线程并共享一个全局网络。尽管后来出现了更新的算法,但 A3C 仍然是可扩展、稳定强化学习的基础方法,尤其是在可以进行并行化的环境中。