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Actor-Critic 方法是如何工作的?

Actor-Critic 方法是一种强化学习技术,它结合了两个组件:一个actor(行动者,负责决定动作)和一个critic(评论家,负责评估动作)。actor 是一个策略函数,根据当前状态选择动作,而 critic 则估计处于该状态或执行该动作的价值。通过协同工作,actor 利用 critic 的反馈改进其策略,而 critic 则根据观察到的奖励调整其评估。这种双重结构比仅依赖单一组件的方法更能有效地平衡探索(尝试新动作)和利用(使用已知的良好动作)。

例如,想象训练一个智能体导航迷宫。actor 可能会在路口选择向左或向右移动,然后 critic 评估该选择是否使智能体更接近目标。如果 critic 认为该动作有利,就会提供一个积极信号,鼓励 actor 将来重复类似动作。critic 本身则通过比较其对状态的预测价值(例如,“这个路口值 +5 分”)与实际结果(例如,到达下一个状态得到 +10 分”)来学习。这些值之间的差异,称为优势 (advantage),用于调整两个网络:actor 更新其策略以偏好高优势的动作,而 critic 则调整其预测以更好地匹配现实。

在实践中,actor-critic 方法通常对两个组件使用神经网络。actor 网络输出每个动作的概率,而 critic 输出一个价值估计。在训练过程中,智能体与环境交互,收集奖励,并计算梯度来更新网络。例如,在游戏场景中,如果 critic 高估了某个失败动作的价值,actor 的策略就会被调整以降低该动作的可能性。这个迭代过程持续进行,直到 actor 的策略收敛到一个最优策略。这种方法在纯策略梯度方法(如 REINFORCE)的高方差与纯价值方法(如 Q-learning)的较低灵活性之间取得了平衡,使其成为处理复杂任务的通用选择。

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