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基于深度强化学习与Double DQN的Pendulum-v0环境实现（Pytorch）

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简介：
本研究采用深度强化学习及Double DQN算法，在Pytorch框架下实现了对Pendulum-v0环境的有效控制，展示了该方法在连续动作空间中的优越性能。 普通的 DQN 算法通常会导致对值的过高估计问题，由于神经网络在估算 Q 值时可能会产生正向或负向误差，在 DQN 的更新方式下，这些正向误差会被累积起来。对于动作空间较大的任务而言，DQN 中的过估计问题会变得尤为严重，进而导致算法无法有效工作。为解决这一难题，Double DQN 算法提出使用两个独立训练的神经网络来估算值函数：其中一个作为 Double DQN 的第一套神经网络用于选择动作；另一个则作为目标网络用来计算值，从而显著缓解了DQN中的过估计问题。该程序完整实现了 Double DQN 算法，并在Pendulum-v0环境中验证了其对过估计问题的改善效果。从实验结果来看，Double DQN 显著地缓解了 DQN 的过估计现象。

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  • 基于深度强化学习与Double DQN的Pendulum-v0环境实现（Pytorch）
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    本研究采用深度强化学习及Double DQN算法，在Pytorch框架下实现了对Pendulum-v0环境的有效控制，展示了该方法在连续动作空间中的优越性能。 普通的 DQN 算法通常会导致对值的过高估计问题，由于神经网络在估算 Q 值时可能会产生正向或负向误差，在 DQN 的更新方式下，这些正向误差会被累积起来。对于动作空间较大的任务而言，DQN 中的过估计问题会变得尤为严重，进而导致算法无法有效工作。为解决这一难题，Double DQN 算法提出使用两个独立训练的神经网络来估算值函数：其中一个作为 Double DQN 的第一套神经网络用于选择动作；另一个则作为目标网络用来计算值，从而显著缓解了DQN中的过估计问题。该程序完整实现了 Double DQN 算法，并在Pendulum-v0环境中验证了其对过估计问题的改善效果。从实验结果来看，Double DQN 显著地缓解了 DQN 的过估计现象。
     
  • 基于深度强化学习与DQN的CartPole-v0实验（使用Pytorch）
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    本研究利用Pytorch平台，采用深度强化学习及DQN算法对经典控制问题CartPole-v0进行仿真实验，探索最优策略以实现杆平衡状态。 基于Pytorch实现的DQN算法应用于CartPole-v0环境之中。该程序完整复现了DQN算法，并且调整了一些参数以确保可以直接运行。DQN是传统强化学习中的Q-Learning的一种深度学习版本，其改进主要体现在三个方面：首先，它使用神经网络来逼近行为值函数；其次，通过维护一个回放缓冲区（replay buffer），每次从环境中采样得到的四元组数据被存储其中，在训练 Q 网络时再随机从中抽取若干数据进行训练；最后，DQN引入了目标网络的概念，这有助于提高算法在训练过程中的稳定性。
     
  • 基于PyTorch的深度强化学习算法与环境实现- Python编程开发
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    本项目采用Python及PyTorch框架，专注于深度强化学习领域，涵盖多种经典算法及其自定义环境的实现，为初学者和进阶者提供实践平台。 该存储库包含了使用PyTorch实现的深度强化学习算法及环境。其中实现了具有固定Q目标的深度Q网络（DQN）、双重DQN（DDQN）以及带有优先体验回放机制的DDQN，还有决斗架构下的DDQN和REINFORCE算法、确定性策略梯度方法。
     
  • DQN——深度强化学习
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    DQN是一种基于深度学习的强化学习算法，通过使用神经网络作为Q函数的参数化表示，有效解决了连续状态空间下的决策问题，在 Atari 游戏等多个领域取得了突破性成果。 本段落介绍了一种将深度学习与强化学习相结合的方法，旨在实现从感知到动作的端对端学习的新算法。在传统的Q-learning方法中，当状态和动作空间是离散且维度较低时，可以使用Q-Table来存储每个状态行动对的Q值；然而，在处理高维连续的状态和动作空间时，使用Q-Table变得不切实际。通常的做法是将更新Q-Table的问题转化为其他形式解决。
     
  • DQN——深度强化学习
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    DQN（Deep Q-Network）是深度强化学习中的重要算法，它结合了深度神经网络与Q学习，能够有效解决复杂环境下的决策问题。 本段落介绍了一种结合深度学习与强化学习的方法，用于实现从感知到动作的端对端学习的新算法。在传统的Q-learning方法中，当状态和行动空间为离散且维度不高时，可以使用Q-Table来存储每个状态-行为组合的Q值；然而，在面对高维连续的状态或行动空间时，使用Q-Table变得不再实际可行。 通常的做法是将更新Q表的问题转化为一个函数逼近问题。这种方法可以通过调整参数θ使预测得到的Q函数尽可能接近最优解。深度神经网络能够自动提取复杂的特征表示，因此在处理状态和动作维度较高的情况下，采用深度学习方法来近似Q值显得尤为合适。这种结合了深度学习与强化学习的方法被称为DRL（Deep Reinforcement Learning）。
     
  • 深度强化学习：在PyTorch中的DQN、SAC、DDPG、TD3等深度RL实现
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    本书深入讲解了如何使用PyTorch框架实现多种深度强化学习算法，包括DQN、SAC、DDPG和TD3，是掌握现代智能决策系统技术的绝佳资源。 使用Pytorch实现的深度强化学习算法列表如下： 关于深入探讨实验结果： - 离散环境：LunarLander-v2 - 连续环境：Pendulum-v0 所涉及的具体算法包括： 1. DQN（Deep Q-Network） 2. VPG（Vanilla Policy Gradient） 3. DDPG（Deterministic Policy Gradient） 4. TD3（Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient） 5. SAC（Soft Actor-Critic） 6. PPO（Proximal Policy Optimization） 使用方法： 只需直接运行文件中的相应算法。 在学习这些算法的过程中，由于它们来自不同的来源，因此各个算法之间没有通用的结构。 未来计划：如果有时间，我将为电梯控制系统添加一个简单的强化学习程序，并改进实验结果展示图形。
     
  • DQN强化学习的Pytorch实现.zip
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    本资源提供了使用Python深度学习框架PyTorch实现的经典DQN（Deep Q-Network）算法代码。适合研究和理解基于强化学习的智能决策过程。 PyTorch 实现 DQN 强化学习涉及使用 PyTorch 框架来构建深度 Q 网络（DQN），这是一种用于训练智能体在环境中采取行动以获得最大累积奖励的算法。实现过程中，通常包括定义神经网络结构、设计经验回放机制以及设置目标Q网络更新策略等步骤。这种技术广泛应用于解决各种决策问题，如游戏玩法规则的学习和机器人导航任务优化等领域。
     
  • 在 CartPole-v0 环境下实现强化学习算法
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    本项目在CartPole-v0环境中实现了多种强化学习算法，通过模拟小车平衡杆的动作控制，验证了不同策略的有效性与应用场景。 Cart Pole 是 OpenAI 的 gym 模拟器里一个相对简单的小游戏。游戏中有一个小车，上面有一根杆子。玩家需要控制小车左右移动以保持杆子竖直状态。如果杆子倾斜角度超过 15° 或者小车移出限定范围（即从中间向两边各超出 4.8 个单位长度），则游戏结束。具体设计细节请参见相关文档文件。
     
  • 基于PyTorch的深度强化学习PPO、DQN、SAC、DDPG等算法Python实现源码.zip
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    本资源包含使用PyTorch框架实现的多种深度强化学习算法（如PPO、DQN、SAC、DDPG）的完整Python代码，适合研究和学习。 【资源说明】该压缩包包含了基于PyTorch的深度强化学习算法PPO、DQN、SAC和DDPG的Python源码实现。这些代码实现了多种常用的深度强化学习技术，为研究者提供了便捷的学习与开发工具。
     
  • Breakout-Deep-Q-Network: 强化学习 | 在Atari Breakout中实现DQN，并与DQN及Double DQN对战...
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    本项目通过在经典游戏Atari Breakout环境中实施深度Q网络(DQN)及其改进版双DQN，比较不同算法的性能表现，探索强化学习的应用潜力。 在Atari Breakout游戏中使用Deep Q Network（DQN）、决斗DQN和Double DQN的张量流实现方法如下： 安装OpenAI Gym Atari环境，请执行以下命令： ``` pip3 install opencv-python gym[atari] ``` 为了训练模型，运行： ``` python3 main.py --train_dqn ``` 测试时使用下面的指令： ``` python3 test.py --test_dqn ``` 请注意，该代码库还包含游戏Pong的界面实现，但目前尚未完成相关DQN模型。执行算法为具有经验重播机制的深度Q学习。 参考文献：玩Atari的游戏：通过深度强化学习（第5页）。