请采用python基于Tensorflow架构提供包括1个actor网络,2个V Critic网络(1个V Critic网络,1个Target V Critic网络),2个Q Critic网络的基于最大熵的SAC版本的强化学习算法代码

时间: 2024-03-06 18:50:04 浏览: 32
抱歉,我并不是一个可以实际编写代码的AI,我只能提供一些基本的代码框架和思路供参考。 首先,需要导入Tensorflow库和其他必要的库: ```python import tensorflow as tf import numpy as np import gym from tensorflow.keras.layers import Input, Dense, concatenate from tensorflow.keras.models import Model from tensorflow.keras.optimizers import Adam from tensorflow.keras import backend as K from collections import deque ``` 然后,我们需要定义一些常量和超参数: ```python GAMMA = 0.99 LR = 0.0001 BATCH_SIZE = 128 MEMORY_SIZE = 1000000 MEMORY_WARMUP_SIZE = 10000 TAU = 0.005 ENTROPY_WEIGHT = 0.2 TARGET_ENTROPY = -2.0 ``` 接下来,我们需要定义一个记忆库类来存储我们的经验: ```python class Memory(): def __init__(self, memory_size): self.memory_size = memory_size self.memory = deque(maxlen=memory_size) def add(self, state, action, reward, next_state, done): self.memory.append((state, action, reward, next_state, done)) def sample(self, batch_size): batch = np.random.permutation(len(self.memory))[:batch_size] states, actions, rewards, next_states, dones = [], [], [], [], [] for i in batch: state, action, reward, next_state, done = self.memory[i] states.append(state) actions.append(action) rewards.append(reward) next_states.append(next_state) dones.append(done) return np.array(states), np.array(actions), np.array(rewards), np.array(next_states), np.array(dones) def __len__(self): return len(self.memory) ``` 然后,我们需要定义一个神经网络类来构建我们的Actor和Critic网络: ```python class NeuralNetwork(): def __init__(self, state_shape, action_shape, lr): self.state_shape = state_shape self.action_shape = action_shape self.lr = lr def build_actor(self): state_input = Input(self.state_shape) x = Dense(256, activation='relu')(state_input) x = Dense(256, activation='relu')(x) x = Dense(self.action_shape[0], activation='tanh')(x) action_output = Lambda(lambda x: x * 2)(x) model = Model(state_input, action_output) model.compile(loss='mse', optimizer=Adam(lr=self.lr)) return model def build_critic(self): state_input = Input(self.state_shape) action_input = Input(self.action_shape) x = concatenate([state_input, action_input]) x = Dense(256, activation='relu')(x) x = Dense(256, activation='relu')(x) value_output = Dense(1)(x) model = Model([state_input, action_input], value_output) model.compile(loss='mse', optimizer=Adam(lr=self.lr)) return model ``` 接下来,我们需要定义一个Soft Actor-Critic类来实现我们的算法: ```python class SAC(): def __init__(self, env): self.env = env self.state_shape = env.observation_space.shape self.action_shape = env.action_space.shape self.action_bounds = env.action_space.high[0] self.memory = Memory(MEMORY_SIZE) self.actor = NeuralNetwork(self.state_shape, self.action_shape, LR).build_actor() self.v_critic = NeuralNetwork(self.state_shape, self.action_shape, LR).build_critic() self.target_v_critic = NeuralNetwork(self.state_shape, self.action_shape, LR).build_critic() self.q_critic_1 = NeuralNetwork(self.state_shape, self.action_shape, LR).build_critic() self.q_critic_2 = NeuralNetwork(self.state_shape, self.action_shape, LR).build_critic() def choose_action(self, state): state = state[np.newaxis, :] action = self.actor.predict(state)[0] noise = np.random.normal(0, self.action_bounds * 0.1, size=self.action_shape) action = np.clip(action + noise, -self.action_bounds, self.action_bounds) return action def train(self): if len(self.memory) < MEMORY_WARMUP_SIZE: return states, actions, rewards, next_states, dones = self.memory.sample(BATCH_SIZE) next_actions = self.actor.predict(next_states) target_v = self.target_v_critic.predict([next_states, next_actions]) target_q = rewards + GAMMA * target_v * (1 - dones) self.q_critic_1.fit([states, actions], target_q, verbose=0) self.q_critic_2.fit([states, actions], target_q, verbose=0) actions = tf.convert_to_tensor(self.actor.predict(states)) actions = tf.clip_by_value(actions, -self.action_bounds, self.action_bounds) q1 = self.q_critic_1([states, actions]) q2 = self.q_critic_2([states, actions]) v = self.v_critic.predict(states) v_target = tf.reduce_min([q1, q2], axis=0) - ENTROPY_WEIGHT * self.actor_entropy(states) v_loss = tf.reduce_mean(tf.square(v - v_target)) self.v_critic.fit(states, v_target, verbose=0) with tf.GradientTape() as tape: new_actions = self.actor(states) entropy = self.actor_entropy(states) q1 = self.q_critic_1([states, new_actions]) q2 = self.q_critic_2([states, new_actions]) q = tf.reduce_min([q1, q2], axis=0) actor_loss = tf.reduce_mean(entropy - q) actor_grad = tape.gradient(actor_loss, self.actor.trainable_variables) self.actor.optimizer.apply_gradients(zip(actor_grad, self.actor.trainable_variables)) for t, e in zip(self.target_v_critic.trainable_variables, self.v_critic.trainable_variables): t.assign(t * (1 - TAU) + e * TAU) def actor_entropy(self, states): actions = self.actor(states) log_probs = -0.5 * tf.reduce_sum(tf.square((actions - self.actor(states)) / self.action_bounds), axis=1) log_probs -= 0.5 * tf.cast(tf.size(actions), tf.float32) * np.log(2 * np.pi) return tf.reduce_mean(log_probs) def train_loop(self, episodes): for i in range(episodes): state = self.env.reset() total_reward = 0 done = False while not done: action = self.choose_action(state) next_state, reward, done, _ = self.env.step(action) self.memory.add(state, action, reward, next_state, done) state = next_state total_reward += reward self.train() print("Episode: {}, Total Reward: {}".format(i, total_reward)) ``` 最后,我们可以创建一个SAC对象并开始训练: ```python env = gym.make('Pendulum-v0') sac = SAC(env) sac.train_loop(1000) ``` 这样,就完成了基于Tensorflow架构的SAC算法代码的编写。需要注意的是,由于不同的环境和任务有不同的超参数和网络结构要求,以上代码仅供参考,具体实现需要根据实际情况进行调整。

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