La fonction objectif substitut tronquée

Implémentez la fonction calculate_loss() pour PPO. Il s'agit de coder l'innovation clé de PPO — la fonction de perte substitutive tronquée. Elle sert à limiter la mise à jour de la politique pour éviter qu'elle ne s'éloigne trop de la politique précédente à chaque étape.

La formule de l'objectif substitut tronqué est

Votre environnement a l'hyperparamètre de troncature epsilon réglé à 0.2.

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Deep Reinforcement Learning en Python

Instructions de l’exercice

Obtenez les rapports de probabilités entre \pi_\theta et \pi_{\theta_{old}} (versions non tronquée et tronquée).
Calculez les objectifs substituts (versions non tronquée et tronquée).
Calculez l'objectif substitut tronqué de PPO.
Calculez la perte de l'acteur.

Exercice interactif pratique

Essayez cet exercice en complétant ce code d’exemple.

def calculate_losses(critic_network, action_log_prob, action_log_prob_old,
                     reward, state, next_state, done):
    value = critic_network(state)
    next_value = critic_network(next_state)
    td_target = (reward + gamma * next_value * (1-done))
    td_error = td_target - value
    # Obtain the probability ratios
    ____, ____ = calculate_ratios(action_log_prob, action_log_prob_old, epsilon=.2)
    # Calculate the surrogate objectives
    surr1 = ratio * ____.____()
    surr2 = clipped_ratio * ____.____()    
    # Calculate the clipped surrogate objective
    objective = torch.min(____, ____)
    # Calculate the actor loss
    actor_loss = ____
    critic_loss = td_error ** 2
    return actor_loss, critic_loss
  
actor_loss, critic_loss = calculate_losses(critic_network, action_log_prob, action_log_prob_old,
                                           reward, state, next_state, done)
print(actor_loss, critic_loss)

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Découvrez comment le Deep Reinforcement Learning améliore le Reinforcement Learning traditionnel tout en étudiant et en implémentant votre premier algorithme de Deep Q Learning.

Exercise 1: Introduction à l'apprentissage par renforcement profond Exercise 2: Configuration de l'environnement et du réseau de neurones Exercise 3: Boucle d'entraînement DRL Exercise 4: Introduction au deep Q learning Exercise 5: Deep learning et DQN Exercise 6: L'architecture du réseau Q Exercise 7: Instancier le réseau Q Exercise 8: L'algorithme DQN minimaliste Exercise 9: Sélection d'action DQN minimaliste Exercise 10: Fonction de perte DQN minimale Exercise 11: Entraîner le DQN minimaliste

Plongez dans le Deep Q-learning en implémentant l'algorithme DQN original, avec Experience Replay, epsilon-greediness et fixed Q-targets. Au-delà de DQN, vous explorerez ensuite deux prolongements fascinants qui améliorent la performance et la stabilité du Deep Q-learning : Double DQN et Prioritized Experience Replay.

Exercise 1: DQN avec relecture d'expérience Exercise 2: La file à deux extrémités (deque)Exercise 3: Mémoire tampon d'expérience (experience replay)Exercise 4: DQN avec mémoire de relecture (Experience Replay)Exercise 5: L'algorithme DQN complet Exercise 6: Politique epsilon-greedy Exercise 7: Cibles Q figées Exercise 8: Implémenter l'algorithme DQN complet Exercise 9: Double DQN Exercise 10: Réseau en ligne et réseau cible dans le DDQN Exercise 11: Entraîner le double DQN Exercise 12: Rejeu d'expérience priorisé Exercise 13: Mémoire tampon de relecture d'expériences priorisée Exercise 14: Échantillonner à partir du tampon PER Exercise 15: DQN avec rejouage d'expériences priorisé

Apprenez les concepts fondamentaux des méthodes de policy gradient utilisées en DRL. Vous commencerez par le théorème du policy gradient, qui sert de base à ces méthodes. Ensuite, vous implémenterez l'algorithme REINFORCE, une approche puissante pour apprendre des politiques. Le chapitre vous guidera ensuite à travers les méthodes Actor-Critic, en mettant l'accent sur l'algorithme Advantage Actor-Critic (A2C), qui combine les forces des méthodes de policy gradient et des méthodes fondées sur la valeur afin d'améliorer l'efficacité et la stabilité de l'apprentissage.

Exercise 1: Introduction aux gradients de politique Exercise 2: L'architecture du réseau de stratégie Exercise 3: Travailler avec des distributions discrètes Exercise 4: Gradient de politique et REINFORCE Exercise 5: Sélection d'action dans REINFORCE Exercise 6: Entraîner l'algorithme REINFORCE Exercise 7: Advantage Actor-Critic Exercise 8: Réseau du critique Exercise 9: Calculs des pertes Actor-Critic Exercise 10: Entraîner l'algorithme A2C

Explorez Proximal Policy Optimization (PPO) pour obtenir des performances robustes en DRL. Vous examinerez ensuite l'utilisation d'un bonus d'entropie dans PPO, qui favorise l'exploration en évitant une convergence prématurée vers des politiques déterministes. Vous apprendrez aussi les mises à jour par lot dans les méthodes de policy gradient. Enfin, vous verrez l'optimisation des hyperparamètres avec Optuna, un outil puissant pour optimiser la performance de vos modèles DRL.

Exercise 1: Optimisation de politique proximale Exercise 2: Le ratio de probabilité tronqué Exercise 3: La fonction objectif substitut tronquée

Exercice en cours

Exercise 4: Prime d'entropie et PPO Exercise 5: Terrain de jeu de l'entropie Exercise 6: Entraîner l'algorithme PPO Exercise 7: Mises à jour par lots dans les méthodes de gradient de politique Exercise 8: Minibatch et DRL Exercise 9: A2C avec mises à jour par lot Exercise 10: Optimisation des hyperparamètres avec Optuna Exercise 11: Hyperparamètre ou pas?Exercise 12: Mise en pratique avec Optuna Exercise 13: Félicitations !