【假一罚四】深度强化学习：基础、研究与应用
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浙江嘉兴
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作者董豪 等
出版社电子工业出版社
ISBN9787121411885
出版时间2021-07
装帧平装
开本16开
定价129元
货号31169767
上书时间2024-11-29
商品详情
- 品相描述：全新
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作者简介
董 豪北京大学计算机系前沿计算研究中心助理教授、深圳鹏城实验室双聘成员。于2019年秋获得英国帝国理工学院博士学位。研究方向主要涉及计算机视觉和生成模型，目的是降低学习智能系统所需要的数据。致力于推广人工智能技术，是深度学习开源框架TensorLayer的创始人，此框架获得ACMMM2017年度最佳开源软件奖。在英国帝国理工学院和英国中央兰开夏大学获得一等研究生和一等本科学位。丁子涵英国帝国理工学院硕士。获普林斯顿大学博士生全额奖学金，曾在加拿大BorealisAI、腾讯RoboticsX实验室有过工作经历。本科就读于中国科学技术大学，获物理和计算机双学位。研究方向主要涉及强化学习、机器人控制、计算机视觉等。在ICRA、NeurIPS、AAAI、IJCAI、PhysicalReview等顶级期刊与会议发表多篇论文，是TensorLayer-RLzoo、TensorLet和Arena开源项目的贡献者。仉尚航加州大学伯克利分校，BAIR实验室（BerkeleyAIResearchLab）博士后研究员。于2018年获得卡内基？梅隆大学博士学位。研究方向主要涉及深度学习、计算机视觉及强化学习。在NeurIPS、CVPR、ICCV、TNNLS、AAAI、IJCAI等人工智能顶级期刊和会议发表多篇论文。目前主要从事Human-inspiredsample-efficientlearning理论与算法研究，包括low-shotlearning、domainadaptation、selflearning等。获得AAAI2021BestPaperAward,美国2018RisingStarsinEECS，及AdobeCollaborationFund、QualcommInnovationFellowshipFinalistAward等奖励。袁 航英国牛津大学计算机科学博士在读、李嘉诚奖学金获得者，主攻人工智能安全和深度学习在健康医疗中的运用。曾在欧美各大高校和研究机构研习，如帝国理工学院、马克斯普朗克研究所、瑞士联邦理工和卡内基？梅隆大学。张鸿铭中国科学院自动化研究所算法工程师。于2018年获得北京大学硕士研究生学位。本科就读于北京师范大学，获理学学士学位。研究方向涉及统计机器学习、强化学习和启发式搜索。张敬卿英国帝国理工学院计算机系博士生，师从帝国理工学院数据科学院院长郭毅可院士。主要研究方向为深度学习、机器学习、文本挖掘、数据挖掘及其应用。曾获得中国国家奖学金。2016年于清华大学计算机科学与技术系获得学士学位，2017年于帝国理工学院计算机系获得一等研究性硕士学位。黄彦华就职于小红书，负责大规模机器学习及强化学习在推荐系统中的应用。2016年在华东师范大学数学系获得理学学士学位。曾贡献过开源项目PyTorch、TensorFlow和Ray。余天洋启元世界算法工程师，负责强化学习在博弈场景中的应用。硕士毕业于南昌大学，是TensorLayer-RLzoo开源项目的贡献者。张华清谷歌公司算法和机器学习工程师，侧重于多智能体强化学习和多层次结构博弈论方向研究，于华中科技大学获得学士学位，后于2017年获得休斯敦大学博士学位。黄锐桐BorealisAI（加拿大皇家银行研究院）团队主管。于2017年获得阿尔伯塔大学统计机器学习博士学位。本科就读于中国科学技术大学数学系，后于滑铁卢大学获得计算机硕士学位。研究方向主要涉及在线学习、优化、对抗学习和强化学习。廖培元目前本科就读于卡内基？梅隆大学计算机科学学院。研究方向主要涉及表示学习和多模态机器学习。曾贡献过开源项目mmdetection和PyTorchCluster，在Kaggle数据科学社区曾获CompetitionsGrandmaster称号，最高排名全球前25位。
目录
基础部分 1 第 1 章 深度学习入门 2
1.1 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 感知器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 多层感知器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 激活函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 损失函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6 优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6.1 梯度下降和误差的反向传播 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6.2 随机梯度下降和自适应学习率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.6.3 超参数筛选 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7 正则化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.1 过拟合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.2 权重衰减 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.3 Dropout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.7.4 批标准化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.7.5 其他缓和过拟合的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8 卷积神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.9 循环神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.10 深度学习的实现样例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.10.1 张量和梯度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.10.2 定义模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.10.3 自定义层 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.10.4 多层感知器：MNIST 数据集上的图像分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.10.5 卷积神经网络：CIFAR-10 数据集上的图像分类 . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.10.6 序列到序列模型：聊天机器人 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
第 2 章 强化学习入门 43
2.1 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2 在线预测和在线学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.1 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.2 随机多臂赌博机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.2.3 对抗多臂赌博机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.4 上下文赌博机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.3 马尔可夫过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.3.1 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.3.2 马尔可夫奖励过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.3.3 马尔可夫决策过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3.4 贝尔曼方程和最优性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.5 其他重要概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.4 动态规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.4.1 策略迭代 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.4.2 价值迭代 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.4.3 其他 DPs：异步 DP、近似 DP 和实时 DP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.5 蒙特卡罗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.5.1 蒙特卡罗预测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.5.2 蒙特卡罗控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.5.3 增量蒙特卡罗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.6 时间差分学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.6.1 时间差分预测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.6.2 Sarsa：在线策略 TD 控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.6.3 Q-Learning：离线策略 TD 控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
2.7 策略优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
2.7.1 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
2.7.2 基于价值的优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2.7.3 基于策略的优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2.7.4 结合基于策略和基于价值的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
第 3 章 强化学习算法分类 110
3.1 基于模型的方法和无模型的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
3.2 基于价值的方法和基于策略的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.3 蒙特卡罗方法和时间差分方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.4 在线策略方法和离线策略方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
第 4 章 深度 Q 网络 119
4.1 Sarsa 和 Q-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.2 为什么使用深度学习: 价值函数逼近 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.3 DQN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.4 Double DQN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.5 Dueling DQN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4.6 优先经验回放 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
4.7 其他改进内容：多步学习、噪声网络和值分布强化学习 . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.8 DQN 代码实例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
第 5 章 策略梯度 146
5.1 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.2 REINFORCE：初版策略梯度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.3 Actor-Critic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.4 生成对抗网络和 Actor-Critic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.5 同步优势 Actor-Critic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.6 异步优势 Actor-Critic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
5.7 信赖域策略优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.8 近端策略优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.9 使用 Kronecker 因子化信赖域的 Actor-Critic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.10 策略梯度代码例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.10.1 相关的 Gym 环境 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.10.2 REINFORCE: Atari Pong 和 CartPole-V0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
5.10.3 AC: CartPole-V0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.10.4 A3C: BipedalWalker-v2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
5.10.5 TRPO: Pendulum-V0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
5.10.6 PPO: Pendulum-V0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
第 6 章 深度 Q 网络和 Actor-Critic 的结合 200
6.1 简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
6.2 深度确定性策略梯度算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
6.3 孪生延迟 DDPG 算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
6.4 柔性 Actor-Critic 算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.4.1 柔性策略迭代 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.4.2 SAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.5 代码例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
6.5.1 相关的 Gym 环境 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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