This paper presents a methodology for combining programming and mathematics to optimize elevator wait times. Based on simulated user data generated according to the canonical three-peak model of elevator traffic, we first develop a naive model from an intuitive understanding of the logic behind elevators. We take into consideration a general array of features including capacity, acceleration, and maximum wait time thresholds to adequately model realistic circumstances. Using the same evaluation framework, we proceed to develop a Deep Q Learning model in an attempt to match the hard-coded naive approach for elevator control. Throughout the majority of the paper, we work under a Markov Decision Process (MDP) schema, but later explore how the assumption fails to characterize the highly stochastic overall Elevator Group Control System (EGCS).
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本文介绍了用于交易单一资产的双重Q网络算法,即E-MINI S&P 500连续期货合约。我们使用经过验证的设置作为我们环境的基础,并具有多个扩展。我们的贸易代理商的功能不断扩展,包括其他资产,例如商品,从而产生了四种型号。我们还应对环境条件,包括成本和危机。我们的贸易代理商首先接受了特定时间段的培训,并根据新数据进行了测试,并将其与长期策略(市场)进行了比较。我们分析了各种模型与样本中/样本外性能之间有关环境的差异。实验结果表明,贸易代理人遵循适当的行为。它可以将其政策调整为不同的情况,例如在存在交易成本时更广泛地使用中性位置。此外,净资产价值超过了基准的净值,代理商在测试集中的市场优于市场。我们使用DDQN算法对代理商在金融领域中的行为提供初步见解。这项研究的结果可用于进一步发展。
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由于数据量增加,金融业的快速变化已经彻底改变了数据处理和数据分析的技术,并带来了新的理论和计算挑战。与古典随机控制理论和解决财务决策问题的其他分析方法相比,解决模型假设的财务决策问题,强化学习(RL)的新发展能够充分利用具有更少模型假设的大量财务数据并改善复杂的金融环境中的决策。该调查纸目的旨在审查最近的资金途径的发展和使用RL方法。我们介绍了马尔可夫决策过程,这是许多常用的RL方法的设置。然后引入各种算法,重点介绍不需要任何模型假设的基于价值和基于策略的方法。连接是用神经网络进行的,以扩展框架以包含深的RL算法。我们的调查通过讨论了这些RL算法在金融中各种决策问题中的应用,包括最佳执行,投资组合优化,期权定价和对冲,市场制作,智能订单路由和Robo-Awaring。
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基于模型的强化学习有望通过学习环境中的中间模型来预测未来的相互作用,从而从与环境的互动较少的相互作用中学习最佳政策。当预测一系列相互作用时,限制预测范围的推出长度是关键的超参数,因为预测的准确性会降低远离真实体验的区域。结果,从长远来看,从长远来看,总体上更糟糕的政策。因此,超参数提供了质量和效率之间的权衡。在这项工作中,我们将调整推出长度调整为元级的顺序决策问题的问题构成了问题,该问题优化了基于模型的强化学习所学到的最终策略,鉴于环境相互作用的固定预算通过基于反馈动态调整超参数来调整超参数。从学习过程中,例如模型的准确性和互动的其余预算。我们使用无模型的深度强化学习来解决元级决策问题,并证明我们的方法在两个众所周知的强化学习环境上优于共同的启发式基准。
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This paper surveys the eld of reinforcement learning from a computer-science perspective. It is written to be accessible to researchers familiar with machine learning. Both the historical basis of the eld and a broad selection of current work are summarized. Reinforcement learning is the problem faced by an agent that learns behavior through trial-and-error interactions with a dynamic environment. The work described here has a resemblance to work in psychology, but di ers considerably in the details and in the use of the word \reinforcement." The paper discusses central issues of reinforcement learning, including trading o exploration and exploitation, establishing the foundations of the eld via Markov decision theory, learning from delayed reinforcement, constructing empirical models to accelerate learning, making use of generalization and hierarchy, and coping with hidden state. It concludes with a survey of some implemented systems and an assessment of the practical utility of current methods for reinforcement learning.
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在本文中,我们重新审视了钢筋学习(RL)途径的一些基本场所,以自学习红绿灯。我们提出了一种选择的选择,提供强大的性能和良好的通知来看不见的交通流量。特别是,我们的主要贡献是三倍:我们的轻量级和聚类感知状态表示导致性能提高;我们重新格式化马尔可夫决策过程(MDP),使得它跳过冗余的黄灯时间,加快学习30%;我们调查了行动空间,并提供了对非循环和循环转换之间的性能差异的洞察。此外,我们提供了对未经证明交通的方法的概念性的见解。使用现实世界杭州交通数据集的评估表明,绘图优于最先进的规则和深度增强学习算法,展示了基于RL的方法来改善城市交通流量的潜力。
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在实际应用中,尽管这种知识对于确定反应性控制系统与环境的精确相互作用很重要,但我们很少可以完全观察到系统的环境。因此,我们提出了一种在部分可观察到的环境中进行加固学习方法(RL)。在假设环境的行为就像是可观察到的马尔可夫决策过程,但我们对其结构或过渡概率不了解。我们的方法将Q学习与IOALERGIA结合在一起,这是一种学习马尔可夫决策过程(MDP)的方法。通过从RL代理的发作中学习环境的MDP模型,我们可以在不明确的部分可观察到的域中启用RL,而没有明确的记忆,以跟踪以前的相互作用,以处理由部分可观察性引起的歧义。相反,我们通过模拟学习环境模型上的新体验以跟踪探索状态,以抽象环境状态的形式提供其他观察结果。在我们的评估中,我们报告了方法的有效性及其有希望的性能,与六种具有复发性神经网络和固定记忆的最先进的深度RL技术相比。
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在这项工作中,我们提出了一种初步调查一种名为DYNA-T的新算法。在钢筋学习(RL)中,规划代理有自己的环境表示作为模型。要发现与环境互动的最佳政策,代理商会收集试验和错误时尚的经验。经验可用于学习更好的模型或直接改进价值函数和政策。通常是分离的,Dyna-Q是一种混合方法,在每次迭代,利用真实体验更新模型以及值函数,同时使用模拟数据从其模型中的应用程序进行行动。然而,规划过程是计算昂贵的并且强烈取决于国家行动空间的维度。我们建议在模拟体验上构建一个上置信树(UCT),并在在线学习过程中搜索要选择的最佳动作。我们证明了我们提出的方法对来自Open AI的三个测试平台环境的一系列初步测试的有效性。与Dyna-Q相比,Dyna-T通过选择更强大的动作选择策略来优于随机环境中的最先进的RL代理。
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Deep reinforcement learning is poised to revolutionise the field of AI and represents a step towards building autonomous systems with a higher level understanding of the visual world. Currently, deep learning is enabling reinforcement learning to scale to problems that were previously intractable, such as learning to play video games directly from pixels. Deep reinforcement learning algorithms are also applied to robotics, allowing control policies for robots to be learned directly from camera inputs in the real world. In this survey, we begin with an introduction to the general field of reinforcement learning, then progress to the main streams of value-based and policybased methods. Our survey will cover central algorithms in deep reinforcement learning, including the deep Q-network, trust region policy optimisation, and asynchronous advantage actor-critic. In parallel, we highlight the unique advantages of deep neural networks, focusing on visual understanding via reinforcement learning. To conclude, we describe several current areas of research within the field.
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深入强化学习(DRL)用于开发自主优化和定制设计的热处理过程,这些过程既对微观结构敏感又节能。与常规监督的机器学习不同,DRL不仅依赖于数据中的静态神经网络培训,但是学习代理人会根据奖励和惩罚元素自主开发最佳解决方案,并减少或没有监督。在我们的方法中,依赖温度的艾伦 - 卡恩模型用于相转换,用作DRL代理的环境,是其获得经验并采取自主决策的模型世界。 DRL算法的试剂正在控制系统的温度,作为用于合金热处理的模型炉。根据所需的相位微观结构为代理定义了微观结构目标。训练后,代理可以为各种初始微观结构状态生成温度时间曲线,以达到最终所需的微观结构状态。详细研究了代理商的性能和热处理概况的物理含义。特别是,该试剂能够控制温度以从各种初始条件开始达到所需的微观结构。代理在处理各种条件方面的这种能力为使用这种方法铺平了道路,也用于回收的导向热处理过程设计,由于杂质的侵入,初始组合物可能因批量而异,以及用于设计节能热处理。为了检验这一假设,将无罚款的代理人与考虑能源成本的代理人进行了比较。对能源成本的罚款是针对找到最佳温度时间剖面的代理的附加标准。
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一种简单自然的增强学习算法(RL)是蒙特卡洛探索开始(MCES),通过平均蒙特卡洛回报来估算Q功能,并通过选择最大化Q当前估计的行动来改进策略。 -功能。探索是通过“探索开始”来执行的,即每个情节以随机选择的状态和动作开始,然后遵循当前的策略到终端状态。在Sutton&Barto(2018)的RL经典书中,据说建立MCES算法的收敛是RL中最重要的剩余理论问题之一。但是,MCE的收敛问题证明是非常细微的。 Bertsekas&Tsitsiklis(1996)提供了一个反例,表明MCES算法不一定会收敛。 TSITSIKLIS(2002)进一步表明,如果修改了原始MCES算法,以使Q-功能估计值以所有状态行动对以相同的速率更新,并且折现因子严格少于一个,则MCES算法收敛。在本文中,我们通过Sutton&Barto(1998)中给出的原始,更有效的MCES算法取得进展政策。这样的MDP包括大量的环境,例如所有确定性环境和所有具有时间步长的情节环境或作为状态的任何单调变化的值。与以前使用随机近似的证据不同,我们引入了一种新型的感应方法,该方法非常简单,仅利用大量的强规律。
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深度强化学习(RL)导致了许多最近和开创性的进步。但是,这些进步通常以培训的基础体系结构的规模增加以及用于训练它们的RL算法的复杂性提高,而均以增加规模的成本。这些增长反过来又使研究人员更难迅速原型新想法或复制已发表的RL算法。为了解决这些问题,这项工作描述了ACME,这是一个用于构建新型RL算法的框架,这些框架是专门设计的,用于启用使用简单的模块化组件构建的代理,这些组件可以在各种执行范围内使用。尽管ACME的主要目标是为算法开发提供一个框架,但第二个目标是提供重要或最先进算法的简单参考实现。这些实现既是对我们的设计决策的验证,也是对RL研究中可重复性的重要贡献。在这项工作中,我们描述了ACME内部做出的主要设计决策,并提供了有关如何使用其组件来实施各种算法的进一步详细信息。我们的实验为许多常见和最先进的算法提供了基准,并显示了如何为更大且更复杂的环境扩展这些算法。这突出了ACME的主要优点之一,即它可用于实现大型,分布式的RL算法,这些算法可以以较大的尺度运行,同时仍保持该实现的固有可读性。这项工作提出了第二篇文章的版本,恰好与模块化的增加相吻合,对离线,模仿和从演示算法学习以及作为ACME的一部分实现的各种新代理。
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Learning goal-directed behavior in environments with sparse feedback is a major challenge for reinforcement learning algorithms. The primary difficulty arises due to insufficient exploration, resulting in an agent being unable to learn robust value functions. Intrinsically motivated agents can explore new behavior for its own sake rather than to directly solve problems. Such intrinsic behaviors could eventually help the agent solve tasks posed by the environment. We present hierarchical-DQN (h-DQN), a framework to integrate hierarchical value functions, operating at different temporal scales, with intrinsically motivated deep reinforcement learning. A top-level value function learns a policy over intrinsic goals, and a lower-level function learns a policy over atomic actions to satisfy the given goals. h-DQN allows for flexible goal specifications, such as functions over entities and relations. This provides an efficient space for exploration in complicated environments. We demonstrate the strength of our approach on two problems with very sparse, delayed feedback: (1) a complex discrete stochastic decision process, and (2) the classic ATARI game 'Montezuma's Revenge'.
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Quantum Computing在古典计算机上解决困难的计算任务的显着改进承诺。然而,为实际使用设计量子电路不是琐碎的目标,并且需要专家级知识。为了帮助这一努力,提出了一种基于机器学习的方法来构建量子电路架构。以前的作品已经证明,经典的深度加强学习(DRL)算法可以成功构建量子电路架构而没有编码的物理知识。但是,这些基于DRL的作品不完全在更换设备噪声中的设置,从而需要大量的培训资源来保持RL模型最新。考虑到这一点,我们持续学习,以提高算法的性能。在本文中,我们介绍了深度Q-Learning(PPR-DQL)框架的概率策略重用来解决这个电路设计挑战。通过通过各种噪声模式进行数值模拟,我们证明了具有PPR的RL代理能够找到量子栅极序列,以比从划痕训练的代理更快地生成双量标铃声状态。所提出的框架是一般的,可以应用于其他量子栅极合成或控制问题 - 包括量子器件的自动校准。
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Reinforcement Learning (RL) is currently one of the most commonly used techniques for traffic signal control (TSC), which can adaptively adjusted traffic signal phase and duration according to real-time traffic data. However, a fully centralized RL approach is beset with difficulties in a multi-network scenario because of exponential growth in state-action space with increasing intersections. Multi-agent reinforcement learning (MARL) can overcome the high-dimension problem by employing the global control of each local RL agent, but it also brings new challenges, such as the failure of convergence caused by the non-stationary Markov Decision Process (MDP). In this paper, we introduce an off-policy nash deep Q-Network (OPNDQN) algorithm, which mitigates the weakness of both fully centralized and MARL approaches. The OPNDQN algorithm solves the problem that traditional algorithms cannot be used in large state-action space traffic models by utilizing a fictitious game approach at each iteration to find the nash equilibrium among neighboring intersections, from which no intersection has incentive to unilaterally deviate. One of main advantages of OPNDQN is to mitigate the non-stationarity of multi-agent Markov process because it considers the mutual influence among neighboring intersections by sharing their actions. On the other hand, for training a large traffic network, the convergence rate of OPNDQN is higher than that of existing MARL approaches because it does not incorporate all state information of each agent. We conduct an extensive experiments by using Simulation of Urban MObility simulator (SUMO), and show the dominant superiority of OPNDQN over several existing MARL approaches in terms of average queue length, episode training reward and average waiting time.
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With the development of deep representation learning, the domain of reinforcement learning (RL) has become a powerful learning framework now capable of learning complex policies in high dimensional environments. This review summarises deep reinforcement learning (DRL) algorithms and provides a taxonomy of automated driving tasks where (D)RL methods have been employed, while addressing key computational challenges in real world deployment of autonomous driving agents. It also delineates adjacent domains such as behavior cloning, imitation learning, inverse reinforcement learning that are related but are not classical RL algorithms. The role of simulators in training agents, methods to validate, test and robustify existing solutions in RL are discussed.
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马尔可夫决策过程通常用于不确定性下的顺序决策。然而,对于许多方面,从受约束或安全规范到任务和奖励结构中的各种时间(非Markovian)依赖性,需要扩展。为此,近年来,兴趣已经发展成为强化学习和时间逻辑的组合,即灵活的行为学习方法的组合,具有稳健的验证和保证。在本文中,我们描述了最近引入的常规决策过程的实验调查,该过程支持非马洛维亚奖励功能以及过渡职能。特别是,我们为常规决策过程,与在线,增量学习有关的算法扩展,对无模型和基于模型的解决方案算法的实证评估,以及以常规但非马尔维亚,网格世界的应用程序的算法扩展。
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具有成本效益的资产管理是多个行业的兴趣领域。具体而言,本文开发了深入的加固学习(DRL)解决方案,以自动确定不断恶化的水管的最佳康复政策。我们在在线和离线DRL设置中处理康复计划的问题。在在线DRL中,代理与具有不同长度,材料和故障率特征的多个管道的模拟环境进行交互。我们使用深Q学习(DQN)训练代理商,以最低限度的平均成本和减少故障概率学习最佳政策。在离线学习中,代理使用静态数据,例如DQN重播数据,通过保守的Q学习算法学习最佳策略,而无需与环境进行进一步的交互。我们证明,基于DRL的政策改善了标准预防,纠正和贪婪的计划替代方案。此外,从固定的DQN重播数据集中学习超过在线DQN设置。结果保证,由大型国家和行动轨迹组成的水管的现有恶化概况为在离线环境中学习康复政策提供了宝贵的途径,而无需模拟器。
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Batch reinforcement learning is a subfield of dynamic programming-based reinforcement learning. Originally defined as the task of learning the best possible policy from a fixed set of a priori-known transition samples, the (batch) algorithms developed in this field can be easily adapted to the classical online case, where the agent interacts with the environment while learning. Due to the efficient use of collected data and the stability of the learning process, this research area has attracted a lot of attention recently. In this chapter, we introduce the basic principles and the theory behind batch reinforcement learning, describe the most important algorithms, exemplarily discuss ongoing research within this field, and briefly survey real-world applications of batch reinforcement learning.
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