用pytorch写添加了icm算法的ddpg代码

时间: 2023-06-18 09:03:46 浏览: 372
好的,以下是添加了ICM算法的DDPG代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F import numpy as np class ICM(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim, feature_dim=32, learning_rate=0.0001, beta=0.2): super(ICM, self).__init__() self.beta = beta self.inv_fc1 = nn.Linear(feature_dim*2, 256) self.inv_fc2 = nn.Linear(256, action_dim) self.forward_fc1 = nn.Linear(state_dim+action_dim, 256) self.forward_fc2 = nn.Linear(256, feature_dim) self.inverse_optimizer = torch.optim.Adam(self.inv_fc1.parameters(), lr=learning_rate) self.forward_optimizer = torch.optim.Adam(self.forward_fc1.parameters(), lr=learning_rate) def forward(self, state, next_state, action): state_action = torch.cat([state, action], 1) state_action = F.relu(self.forward_fc1(state_action)) next_state_feature = self.forward_fc2(state_action) state_feature = self.forward_fc2(F.relu(self.forward_fc1(torch.cat([state, torch.zeros_like(action)], 1)))) pred_action = self.inv_fc2(F.relu(self.inv_fc1(torch.cat([next_state_feature, state_feature], 1)))) return pred_action def compute_loss(self, state, next_state, action, pred_action): state_action = torch.cat([state, action], 1) state_action = F.relu(self.forward_fc1(state_action)) next_state_feature = self.forward_fc2(state_action) state_feature = self.forward_fc2(F.relu(self.forward_fc1(torch.cat([state, torch.zeros_like(action)], 1)))) inv_loss = F.mse_loss(pred_action, action) forward_loss = F.mse_loss(next_state_feature, state_feature.detach()) return self.beta * inv_loss + (1 - self.beta) * forward_loss def train_model(self, state, next_state, action): self.inverse_optimizer.zero_grad() self.forward_optimizer.zero_grad() pred_action = self(state, next_state, action) loss = self.compute_loss(state, next_state, action, pred_action) loss.backward() self.inverse_optimizer.step() self.forward_optimizer.step() class Critic(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim, hidden_dim1=128, hidden_dim2=128): super(Critic, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_dim + action_dim, hidden_dim1) self.fc2 = nn.Linear(hidden_dim1, hidden_dim2) self.fc3 = nn.Linear(hidden_dim2, 1) def forward(self, state, action): x = torch.cat([state, action], 1) x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x class Actor(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim, max_action, hidden_dim1=128, hidden_dim2=128): super(Actor, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_dim, hidden_dim1) self.fc2 = nn.Linear(hidden_dim1, hidden_dim2) self.fc3 = nn.Linear(hidden_dim2, action_dim) self.max_action = max_action def forward(self, state): x = F.relu(self.fc1(state)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.max_action * torch.tanh(self.fc3(x)) return x class DDPG: def __init__(self, state_dim, action_dim, max_action): self.actor = Actor(state_dim, action_dim, max_action) self.actor_target = Actor(state_dim, action_dim, max_action) self.actor_optimizer = torch.optim.Adam(self.actor.parameters()) self.critic = Critic(state_dim, action_dim) self.critic_target = Critic(state_dim, action_dim) self.critic_optimizer = torch.optim.Adam(self.critic.parameters()) self.icm = ICM(state_dim, action_dim) self.max_action = max_action def select_action(self, state): state = torch.FloatTensor(state.reshape(1, -1)) return self.actor(state).cpu().data.numpy().flatten() def update(self, replay_buffer, batch_size=100, discount=0.99, tau=0.005, icm_update=1): state, action, next_state, reward, done = replay_buffer.sample(batch_size) state = torch.FloatTensor(state) action = torch.FloatTensor(action) next_state = torch.FloatTensor(next_state) reward = torch.FloatTensor(reward.reshape(-1, 1)) done = torch.FloatTensor(done.reshape(-1, 1)) predicted_action = self.icm(state, next_state, action) # Q-function update target_Q = self.critic_target(next_state, self.actor_target(next_state)) target_Q = reward + ((1 - done) * discount * target_Q).detach() current_Q = self.critic(state, action) critic_loss = F.mse_loss(current_Q, target_Q) self.critic_optimizer.zero_grad() critic_loss.backward() self.critic_optimizer.step() # Actor update actor_loss = -self.critic(state, self.actor(state)).mean() self.actor_optimizer.zero_grad() actor_loss.backward() self.actor_optimizer.step() # ICM update if icm_update: icm_loss = self.icm.compute_loss(state, next_state, action, predicted_action) self.icm.train_model(state, next_state, action) # Target network update for param, target_param in zip(self.critic.parameters(), self.critic_target.parameters()): target_param.data.copy_(tau * param.data + (1 - tau) * target_param.data) for param, target_param in zip(self.actor.parameters(), self.actor_target.parameters()): target_param.data.copy_(tau * param.data + (1 - tau) * target_param.data) ``` 注意,这里的ICM算法是基于论文 "Curiosity-driven Exploration by Self-supervised Prediction" 实现的。在使用时,可以通过调节`icm_update`参数来指定是否更新ICM模型。如果将其设为0,则只运行DDPG算法。
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