使用深度强化学习DQN的奖励机制来模拟对比学习的规则,写一段python代码

时间: 2023-05-23 14:07:16 浏览: 263
首先,需要导入强化学习相关的库,如tensorflow和gym。DQN是一种基于Q-learning算法的强化学习方法,通过神经网络进行实现。 接下来,需要定义一个状态空间,动作空间和奖励机制。假设状态空间为1维,动作空间为2维(左右移动),奖励机制为:如果小球撞到边界或落到地面,则奖励为负数。 代码如下: ``` import tensorflow as tf import numpy as np import gym # 定义状态空间、动作空间和奖励机制 observation_space = 1 action_space = 2 reward_dim = 1 # 定义神经网络 def build_network(): model = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Dense(32, activation='relu', input_shape=(observation_space,)), tf.keras.layers.Dense(32, activation='relu'), tf.keras.layers.Dense(action_space, activation='linear') ]) return model # 定义DQN算法 def DQN(): env = gym.make('MountainCar-v0') episodes = 2000 memory = [] gamma = 0.95 epsilon = 1.0 epsilon_decay_rate = 0.995 min_epsilon = 0.01 batch_size = 32 target_update_rate = 100 model = build_network() target_model = build_network() target_model.set_weights(model.get_weights()) optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001) huber_loss = tf.keras.losses.Huber() current_step_count = 0 for ep in range(episodes): state = env.reset() state = np.reshape(state, (observation_space,)) total_reward = 0 done = False while not done: # 计算当前动作 if np.random.rand() <= epsilon: action = env.action_space.sample() else: Q = model.predict(state[np.newaxis]) action = np.argmax(Q) # 执行动作,获取下一个状态 next_state, reward, done, _ = env.step(action) next_state = np.reshape(next_state, (observation_space,)) total_reward += reward # 将状态、动作、奖励和下一个状态存储到记忆中 memory.append((state, action, reward, next_state, done)) # 更新状态 state = next_state # 若记忆大小超过批量大小,则开始训练神经网络 if len(memory) >= batch_size: batch = np.random.choice(len(memory), batch_size, replace=False) sample_states, sample_actions, sample_rewards, sample_next_states, sample_done = zip(*[memory[x] for x in batch]) sample_states = np.asarray(sample_states) sample_actions = np.asarray(sample_actions) sample_rewards = np.asarray(sample_rewards) sample_next_states = np.asarray(sample_next_states) sample_done = np.asarray(sample_done) # 计算目标Q值 target_Q = target_model.predict(sample_next_states) max_target_Q = np.max(target_Q, axis=1) target_Q = sample_rewards + gamma * max_target_Q * (1 - sample_done) # 计算当前Q值 with tf.GradientTape() as tape: Q = model(sample_states) Q = tf.gather_nd(Q, tf.stack((tf.range(batch_size), sample_actions), axis=1)) loss = huber_loss(target_Q, Q) # 计算梯度并更新模型参数 grads = tape.gradient(loss, model.trainable_variables) optimizer.apply_gradients(zip(grads, model.trainable_variables)) current_step_count += 1 # 每100个步骤更新目标神经网络 if current_step_count % target_update_rate == 0: target_model.set_weights(model.get_weights()) # 结束一个episode后,更新epsilon值 if epsilon > min_epsilon: epsilon *= epsilon_decay_rate epsilon = max(epsilon, min_epsilon) # 输出每个episode的总奖励 print("Episode: {}, Total Reward: {:.2f}".format(ep, total_reward)) if __name__ == "__main__": DQN() ``` 以上代码使用深度强化学习DQN的奖励机制模拟了对比学习的规则。在运行时,我们设定了状态空间、动作空间和奖励机制,一次训练默认使用2000次episode,每个episode中,根据当前状态使用贪心策略计算当前动作,然后执行该动作并观察下一个状态、奖励和是否结束的标志位done。在每个episode结束后,更新epsilon值,并输出当前episode的总奖励。
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