actor critic pytorch

时间: 2023-04-26 18:03:29 浏览: 164
Actor-Critic是一种强化学习算法,它结合了策略梯度方法和值函数方法。在PyTorch中,可以使用深度神经网络来实现Actor-Critic算法。其中,Actor网络用于输出动作概率分布,Critic网络用于估计状态值函数。通过训练Actor和Critic网络,可以使得智能体在环境中学习到最优的策略。
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actor-critic pytorch

actor-critic pytorch 是基于 PyTorch 框架实现的一种增强学习算法,其中 actor 和 critic 分别代表策略网络和价值网络。该算法通过同时优化策略和价值函数,以提高智能体的决策效果和长期累积回报。这种算法在多个领域都有广泛的应用,包括游戏、金融、机器人等。

多智能体编队actor-critic pytorch代码

以下是一个简单的多智能体编队actor-critic算法的PyTorch实现代码。该代码演示了如何使用actor-critic算法来训练多个智能体以形成编队。该代码使用一个简单的环境,该环境包含一个目标点和多个智能体,智能体的任务是在不碰撞的情况下尽可能接近目标点。 ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F import numpy as np import random # 定义一个智能体类 class Agent: def __init__(self, state_size, action_size, agent_id, num_agents): self.state_size = state_size self.action_size = action_size self.agent_id = agent_id self.num_agents = num_agents # 定义actor网络和critic网络 self.actor = Actor(state_size, action_size) self.critic = Critic(state_size) # 定义优化器 self.actor_optimizer = optim.Adam(self.actor.parameters(), lr=0.001) self.critic_optimizer = optim.Adam(self.critic.parameters(), lr=0.001) # 定义经验回放缓冲区 self.memory = ReplayBuffer(action_size) def act(self, state): state = torch.from_numpy(state).float().unsqueeze(0) action_probs = F.softmax(self.actor(state), dim=1) action_probs = action_probs.detach().numpy().squeeze() action = np.random.choice(self.action_size, p=action_probs) return action def learn(self, experiences, gamma): states, actions, rewards, next_states, dones = experiences # 计算critic网络的损失 Qvals = self.critic(states) Qvals_next = self.critic(next_states) Qval = Qvals.gather(1, actions) Qval_next = rewards + gamma * Qvals_next.max(1)[0].unsqueeze(1) * (1 - dones) critic_loss = F.mse_loss(Qval, Qval_next.detach()) # 更新critic网络 self.critic_optimizer.zero_grad() critic_loss.backward() self.critic_optimizer.step() # 计算actor网络的损失 probs = F.softmax(self.actor(states), dim=1) log_probs = torch.log(probs.gather(1, actions)) Qvals = self.critic(states) advantages = Qvals.detach() - Qvals.mean() actor_loss = -(log_probs * advantages).mean() # 更新actor网络 self.actor_optimizer.zero_grad() actor_loss.backward() self.actor_optimizer.step() # 定义一个actor网络 class Actor(nn.Module): def __init__(self, state_size, action_size): super(Actor, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_size, 32) self.fc2 = nn.Linear(32, 64) self.fc3 = nn.Linear(64, action_size) def forward(self, state): x = F.relu(self.fc1(state)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x # 定义一个critic网络 class Critic(nn.Module): def __init__(self, state_size): super(Critic, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_size, 32) self.fc2 = nn.Linear(32, 64) self.fc3 = nn.Linear(64, 1) def forward(self, state): x = F.relu(self.fc1(state)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x # 定义一个经验回放缓冲区 class ReplayBuffer: def __init__(self, action_size, buffer_size=10000, batch_size=128): self.action_size = action_size self.buffer_size = buffer_size self.batch_size = batch_size self.memory = [] self.position = 0 def add(self, state, action, reward, next_state, done): experience = (state, action, reward, next_state, done) if len(self.memory) < self.buffer_size: self.memory.append(None) self.memory[self.position] = experience self.position = (self.position + 1) % self.buffer_size def sample(self): experiences = random.sample(self.memory, k=self.batch_size) states = torch.from_numpy(np.vstack([e[0] for e in experiences if e is not None])).float() actions = torch.from_numpy(np.vstack([e[1] for e in experiences if e is not None])).long() rewards = torch.from_numpy(np.vstack([e[2] for e in experiences if e is not None])).float() next_states = torch.from_numpy(np.vstack([e[3] for e in experiences if e is not None])).float() dones = torch.from_numpy(np.vstack([e[4] for e in experiences if e is not None]).astype(np.uint8)).float() return (states, actions, rewards, next_states, dones) # 定义一个环境类 class Env: def __init__(self, num_agents): self.num_agents = num_agents self.state_size = 4 self.action_size = 2 self.target_pos = np.array([0.0, 0.0]) self.agent_pos = np.random.uniform(-1, 1, size=(self.num_agents, 2)) def reset(self): self.target_pos = np.array([0.0, 0.0]) self.agent_pos = np.random.uniform(-1, 1, size=(self.num_agents, 2)) obs = np.hstack([self.agent_pos, self.target_pos]) return obs def step(self, actions): actions = np.clip(actions, -1, 1) self.agent_pos += actions self.agent_pos = np.clip(self.agent_pos, -1, 1) obs = np.hstack([self.agent_pos, self.target_pos]) rewards = np.zeros(self.num_agents) for i in range(self.num_agents): dist = np.linalg.norm(self.agent_pos[i] - self.target_pos) if dist < 0.1: rewards[i] = 1 dones = np.zeros(self.num_agents) return obs, rewards, dones # 定义一个多智能体编队类 class MultiAgentFormation: def __init__(self, num_agents): self.env = Env(num_agents) self.num_agents = num_agents self.state_size = self.env.state_size * self.num_agents self.action_size = self.env.action_size self.gamma = 0.99 self.agents = [Agent(self.env.state_size, self.env.action_size, i, self.num_agents) for i in range(self.num_agents)] def train(self, num_episodes=1000, max_t=1000): for i_episode in range(num_episodes): obs = self.env.reset() for t in range(max_t): actions = [] for i in range(self.num_agents): action = self.agents[i].act(obs[i]) actions.append(action) next_obs, rewards, dones = self.env.step(actions) for i in range(self.num_agents): self.agents[i].memory.add(obs[i], actions[i], rewards[i], next_obs[i], dones[i]) obs = next_obs if len(self.agents[0].memory) > self.agents[0].memory.batch_size: for agent in self.agents: experiences = agent.memory.sample() agent.learn(experiences, self.gamma) if np.any(dones): break # 测试 ma = MultiAgentFormation(num_agents=3) ma.train() ```
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