构建一个学习代理涉及定义代理的策略、价值函数以及学习算法。在这里,我将演示一个简单的 Q-learning 代理,该代理在一个简单的网格世界中学习。

首先,定义一个 Q-learning 代理类:
import numpy as np

class QLearningAgent:
    def __init__(self, action_space, state_space, learning_rate=0.1, discount_factor=0.9, exploration_prob=0.1):
        self.action_space = action_space
        self.state_space = state_space
        self.learning_rate = learning_rate
        self.discount_factor = discount_factor
        self.exploration_prob = exploration_prob

        # 初始化 Q-value 表
        self.q_values = np.zeros((len(state_space), len(action_space)))

    def select_action(self, state):
        # epsilon-greedy 策略选择动作
        if np.random.rand() < self.exploration_prob:
            return np.random.choice(self.action_space)
        else:
            state_index = self.state_space.index(state)
            return self.action_space[np.argmax(self.q_values[state_index, :])]

    def update_q_values(self, state, action, reward, next_state):
        # 更新 Q-value 表
        state_index = self.state_space.index(state)
        action_index = self.action_space.index(action)

        next_state_index = self.state_space.index(next_state)
        max_next_q_value = np.max(self.q_values[next_state_index, :])

        self.q_values[state_index, action_index] += self.learning_rate * \
            (reward + self.discount_factor * max_next_q_value - self.q_values[state_index, action_index])

接下来,我们可以将这个 Q-learning 代理放入之前定义的网格环境中进行训练:
# 创建网格环境
env = GridWorld(rows=4, cols=4)

# 创建 Q-learning 代理
agent = QLearningAgent(action_space=env.action_space, state_space=env.state_space)

# 训练代理
num_episodes = 1000

for episode in range(num_episodes):
    state = env.reset()
    done = False

    while not done:
        action = agent.select_action(state)
        next_state, reward, done = env.step(action)
        agent.update_q_values(state, action, reward, next_state)

        state = next_state

# 测试代理
state = env.reset()
done = False

while not done:
    action = agent.select_action(state)
    next_state, _, done = env.step(action)
    state = next_state

print("代理已训练并在环境中执行动作,最终到达终点。")

这是一个简单的 Q-learning 代理在网格环境中的示例。在实际问题中,可能需要更复杂的环境、更复杂的代理策略和更先进的学习算法,但这个简单的例子可以作为学习代理构建的入门点。


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