La arquitectura Q-Network

¡Ya estás casi listo para entrenar a tu primer agente de Aprendizaje Profundo por Refuerzo! Antes de que puedas seguir adelante con tu primer bucle de entrenamiento completo, necesitas una arquitectura de red neuronal para dirigir las decisiones del agente y su capacidad de aprendizaje.

Modificarás la arquitectura genérica que definiste en un ejercicio anterior. torch y torch.nn se importan a tus ejercicios.

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Aprendizaje profundo por refuerzo en Python

Instrucciones del ejercicio

Instancia de la primera capa oculta; su entrada será el estado del entorno, con dimensión state_size.
Instancia de la capa de salida; proporciona los valores Q de cada acción, con dimensión action_size.
Completa el método forward(); utiliza la función de activación torch.relu para este ejemplo.

Ejercicio interactivo práctico

Prueba este ejercicio completando el código de muestra.

class QNetwork(nn.Module):
    def __init__(self, state_size, action_size):
        super(QNetwork, self).__init__()
        # Instantiate the first hidden layer
        self.fc1 = nn.Linear(____, ____)
        self.fc2 = nn.Linear(64, 64)
        # Instantiate the output layer
        self.fc3 = nn.Linear(____, ____)
    def forward(self, state):
        # Ensure the ReLU activation function is used
        x = ____(self.fc1(torch.tensor(state)))
        x = ____(self.fc2(x))
        return self.fc3(x)

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Descubre cómo el Aprendizaje por Refuerzo Profundo mejora el Aprendizaje por Refuerzo tradicional mientras estudias e implementas tu primer algoritmo de Aprendizaje Q Profundo.

Exercise 1: Introducción al aprendizaje profundo por refuerzo Exercise 2: Entorno y configuración de la red neuronal Exercise 3: DRL bucle de entrenamiento Exercise 4: Introducción al aprendizaje profundo Q Exercise 5: Aprendizaje profundo y DQN Exercise 6: La arquitectura Q-Network

Ejercicio actual

Exercise 7: Instanciar la red Q Exercise 8: El algoritmo barebone DQN Exercise 9: Barebone DQN selección de acciones Exercise 10: Barebone DQN función de pérdida Exercise 11: Entrenar el barebone DQN

Sumérgete en el Aprendizaje Q Profundo implementando el algoritmo original DQN, que incluye la Repetición de Experiencias, la gradación épsilon y los objetivos Q fijos. Más allá de DQN, explorarás dos fascinantes extensiones que mejoran el rendimiento y la estabilidad del aprendizaje Q profundo: Doble DQN y Repetición de Experiencias Priorizadas.

Exercise 1: DQN con repetición de experiencia Exercise 2: La cola doble Exercise 3: Búfer de repetición de experiencia Exercise 4: DQN con repetición de experiencia Exercise 5: El algoritmo completo de DQN Exercise 6: Epsilon-greediness Exercise 7: Objetivos Q fijos Exercise 8: Aplicación del algoritmo completo DQN Exercise 9: Doble DQN Exercise 10: Red en línea y red de destino en DDQN Exercise 11: Entrenamiento del doble DQN Exercise 12: Repetición priorizada de la experiencia Exercise 13: Buffer de repetición de experiencia priorizada Exercise 14: Muestreo del búfer PER Exercise 15: DQN con repetición priorizada de experiencias

Conoce los conceptos fundamentales de los métodos de gradiente político que se encuentran en DRL. Empezarás con el teorema del gradiente político, que constituye la base de estos métodos. A continuación, pondrás en práctica el algoritmo REINFORCE, un potente método de aprendizaje de políticas. A continuación, el capítulo te guiará a través de los métodos Actor-Crítico, centrándose en el algoritmo Actor-Crítico de Ventaja (A2C), que combina los puntos fuertes de los métodos basados en el gradiente de la política y en el valor para mejorar la eficacia y la estabilidad del aprendizaje.

Exercise 1: Introducción al gradiente político Exercise 2: La arquitectura de la red política Exercise 3: Trabajar con distribuciones discretas Exercise 4: Gradiente político y REINFORCE Exercise 5: Selección de acciones en REINFORCE Exercise 6: Entrenamiento del algoritmo REINFORCE Exercise 7: Ventaja Actor Crítico Exercise 8: Red de críticos Exercise 9: Cálculo de las pérdidas del Actor Crítico Exercise 10: Entrenamiento del algoritmo A2C

Explora la Optimización de la Política Proximal (PPO) para un rendimiento sólido de DRL. A continuación, examinarás el uso de un bono de entropía en PPO, que fomenta la exploración evitando la convergencia prematura a políticas deterministas. También aprenderás sobre las actualizaciones por lotes en los métodos de gradiente de política. Por último, aprenderás sobre la optimización de hiperparámetros con Optuna, una potente herramienta para optimizar el rendimiento de tus modelos DRL.

Exercise 1: Optimización de la política proximal Exercise 2: La relación de probabilidad recortada Exercise 3: La función objetivo sustitutiva recortada Exercise 4: Bonificación por entropía y PPO Exercise 5: Parque infantil Entropía Exercise 6: Entrenamiento del algoritmo PPO Exercise 7: Actualizaciones por lotes en gradiente de política Exercise 8: Minilotes y DRL Exercise 9: A2C con actualizaciones por lotes Exercise 10: Optimización de hiperparámetros con Optuna Exercise 11: ¿Hiperparámetro o no?Exercise 12: Práctica con Optuna Exercise 13: ¡Enhorabuena!