模仿学习A2C python

时间: 2023-07-18 22:35:44 浏览: 160
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PyTorch实施优势演员评论(A2C),近端策略优化(PPO),可扩展的信任区域方法,用于使用Kronecker因子逼近(ACKTR)和生成的对抗模仿学习(GAIL)进行深度强化学习。-Python开发

以下是使用 Python 实现模仿学习和 A2C 算法训练智能体的代码示例: (1)安装相关依赖库 ``` pip install tensorflow gym ``` (2)定义智能体的神经网络结构 ```python import tensorflow as tf class ActorCritic(tf.keras.Model): def __init__(self, action_space): super(ActorCritic, self).__init__() self.dense1 = tf.keras.layers.Dense(128, activation='relu') self.policy_logits = tf.keras.layers.Dense(action_space) self.dense2 = tf.keras.layers.Dense(128, activation='relu') self.values = tf.keras.layers.Dense(1) def call(self, inputs): x = self.dense1(inputs) logits = self.policy_logits(x) v = self.dense2(inputs) values = self.values(v) return logits, values ``` (3)定义损失函数和优化器 ```python import numpy as np def compute_loss(logits, values, actions, rewards, dones): advantage = rewards - values value_loss = advantage**2 policy = tf.nn.softmax(logits) entropy = tf.reduce_sum(policy * tf.math.log(policy + 1e-20), axis=1) log_prob = tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(logits=logits, labels=actions) policy_loss = log_prob * tf.stop_gradient(advantage) policy_loss -= 0.01 * entropy mask = tf.cast(dones, dtype=tf.float32) value_loss *= mask policy_loss *= mask return tf.reduce_mean(value_loss + policy_loss) optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.01) ``` (4)定义环境和动作空间 ```python import gym env = gym.make('CartPole-v0') action_space = env.action_space.n ``` (5)定义模仿学习的数据集 ```python import random def get_expert_data(env, n_episodes=10): expert_data = [] for _ in range(n_episodes): obs = env.reset() done = False while not done: action = env.action_space.sample() expert_data.append((obs, action)) obs, reward, done, _ = env.step(action) return expert_data expert_data = get_expert_data(env) random.shuffle(expert_data) ``` (6)使用模仿学习的数据集来训练智能体的初始策略 ```python for obs, action in expert_data: with tf.GradientTape() as tape: logits, values = model(tf.convert_to_tensor(obs[None, :], dtype=tf.float32)) loss = tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(logits=logits, labels=tf.convert_to_tensor([action])) grads = tape.gradient(loss, model.trainable_variables) optimizer.apply_gradients(zip(grads, model.trainable_variables)) ``` (7)使用 A2C 算法对智能体进行训练 ```python def train(env, model, optimizer, n_episodes=1000): for episode in range(n_episodes): obs = env.reset() done = False episode_reward = 0 while not done: with tf.GradientTape() as tape: logits, values = model(tf.convert_to_tensor(obs[None, :], dtype=tf.float32)) action = tf.random.categorical(logits, 1)[0, 0] next_obs, reward, done, _ = env.step(action.numpy()) episode_reward += reward next_logits, next_values = model(tf.convert_to_tensor(next_obs[None, :], dtype=tf.float32)) td_target = reward + 0.99 * next_values[0, 0] * (1 - int(done)) advantage = td_target - values[0, 0] value_loss = advantage**2 log_prob = tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(logits=logits, labels=tf.convert_to_tensor([action])) policy_loss = log_prob * tf.stop_gradient(advantage) entropy = tf.reduce_sum(tf.nn.softmax(logits) * tf.math.log(tf.nn.softmax(logits) + 1e-20)) loss = value_loss + policy_loss - 0.01 * entropy grads = tape.gradient(loss, model.trainable_variables) optimizer.apply_gradients(zip(grads, model.trainable_variables)) obs = next_obs print("Episode: {}, Reward: {}".format(episode, episode_reward)) ``` (8)对训练好的智能体进行评估和测试 ```python def evaluate(env, model): obs = env.reset() done = False total_reward = 0 while not done: logits, _ = model(tf.convert_to_tensor(obs[None, :], dtype=tf.float32)) action = tf.argmax(logits, axis=-1) obs, reward, done, _ = env.step(action.numpy()) total_reward += reward return total_reward train(env, model, optimizer) print("Test Reward: {}".format(evaluate(env, model))) ``` 需要注意的是,以上代码示例仅供参考,实际应用中可能需要根据具体情况进行调整和修改,以获得更好的效果。
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