我们提出了一个无模型增强学习（RL）框架的案例研究，以解决预定义参数不确定性分布和部分可观察到的随机最佳控制。我们专注于强大的最佳井控制问题，这是地下储层管理领域的密集研究活动的主题。对于此问题，由于数据仅在井位置可用，因此部分观察到系统。此外，由于可用字段数据的稀疏性，模型参数高度不确定。原则上，RL算法能够学习最佳动作策略（从状态到动作的地图），以最大程度地提高数值奖励信号。在Deep RL中，使用深神经网络对从状态到动作进行参数化的映射是参数化的。在强大的最佳井控制问题的RL公式中，状态由井位的饱和度和压力值表示，而动作代表控制通过井流的阀门开口。数值奖励是指总扫描效率，不确定的模型参数是地下渗透率场。通过引入域随机化方案来处理模型参数不确定性，该方案利用群集分析其不确定性分布。我们使用两种最先进的RL算法，近端策略优化（PPO）和Advantage Actor-Critic（A2C）提出数值结果，这些结果是在两个地下流量测试用例上，这些算法代表了两个不同的不确定性分布的渗透率场。根据使用差分进化算法获得的优化结果对结果进行了测试。此外，我们通过评估从训练过程中未使用的参数不确定性分布中得出的看不见的样本中学习的控制策略，证明了对RL的鲁棒性。

增强学习（RL）是解决模型参数高度不确定的强大最佳井控制问题的有前途的工具，并且在实践中可以部分观察到系统。但是，强大的控制策略的RL通常依赖于进行大量模拟。对于具有计算密集型模拟的案例，这很容易成为计算上的棘手。为了解决这个瓶颈，引入了自适应多网格RL框架，该框架的灵感来自迭代数值算法中使用的几何多机方法原理。最初，使用基础偏微分方程（PDE）的粗电网离散化（PDE）的粗网格离散化，使用计算有效的低忠诚度模拟来学习RL控制策略。随后，模拟保真度以适应性的方式增加了对相当于模型域最优秀的最高忠诚度模拟。提出的框架使用最先进的基于策略的RL算法，即近端策略优化（PPO）算法证明。结果显示了两项案例研究的结果，该研究是由SPE-10模型2基准案例研究启发的强大最佳井控制问题。使用所提出的框架节省了其单个细网格对应物的计算成本的60-70％，可以观察到计算效率的显着提高。

Machine learning frameworks such as Genetic Programming (GP) and Reinforcement Learning (RL) are gaining popularity in flow control. This work presents a comparative analysis of the two, bench-marking some of their most representative algorithms against global optimization techniques such as Bayesian Optimization (BO) and Lipschitz global optimization (LIPO). First, we review the general framework of the model-free control problem, bringing together all methods as black-box optimization problems. Then, we test the control algorithms on three test cases. These are (1) the stabilization of a nonlinear dynamical system featuring frequency cross-talk, (2) the wave cancellation from a Burgers' flow and (3) the drag reduction in a cylinder wake flow. We present a comprehensive comparison to illustrate their differences in exploration versus exploitation and their balance between `model capacity' in the control law definition versus `required complexity'. We believe that such a comparison paves the way toward the hybridization of the various methods, and we offer some perspective on their future development in the literature on flow control problems.

Reformulating the history matching problem from a least-square mathematical optimization problem into a Markov Decision Process introduces a method in which reinforcement learning can be utilized to solve the problem. This method provides a mechanism where an artificial deep neural network agent can interact with the reservoir simulator and find multiple different solutions to the problem. Such formulation allows for solving the problem in parallel by launching multiple concurrent environments enabling the agent to learn simultaneously from all the environments at once, achieving significant speed up.

在过去的几年中，有监督的学习（SL）已确立了自己的最新数据驱动湍流建模。在SL范式中，基于数据集对模型进行了训练，该数据集通常通过应用相应的滤波器函数来从高保真解决方案中计算出先验的模型，该函数将已分离的和未分辨的流量尺度分开。对于隐式过滤的大涡模拟（LES），此方法是不可行的，因为在这里，使用的离散化本身是隐式滤波器函数。因此，通常不知道确切的滤波器形式，因此，即使有完整的解决方案可用，也无法计算相应的闭合项。强化学习（RL）范式可用于避免通过先前获得的培训数据集训练，而是通过直接与动态LES环境本身进行交互来避免这种不一致。这允许通过设计将潜在复杂的隐式LES过滤器纳入训练过程中。在这项工作中，我们应用了一个增强学习框架，以找到最佳的涡流粘度，以隐式过滤强制均匀的各向同性湍流的大型涡流模拟。为此，我们将基于卷积神经网络的策略网络制定湍流建模的任务作为RL任务，该杂志神经网络仅基于局部流量状态在时空中动态地适应LES中的涡流效率。我们证明，受过训练的模型可以提供长期稳定的模拟，并且在准确性方面，它们的表现优于建立的分析模型。此外，这些模型可以很好地推广到其他决议和离散化。因此，我们证明RL可以为一致，准确和稳定的湍流建模提供一个框架，尤其是对于隐式过滤的LE。

我们考虑在一个有限时间范围内的离散时间随机动力系统的联合设计和控制。我们将问题作为一个多步优化问题，在寻求识别系统设计和控制政策的不确定性下，共同最大化所考虑的时间范围内收集的预期奖励总和。转换函数，奖励函数和策略都是参数化的，假设与其参数有所不同。然后，我们引入了一种深度加强学习算法，将策略梯度方法与基于模型的优化技术相结合以解决这个问题。从本质上讲，我们的算法迭代地估计通过Monte-Carlo采样和自动分化的预期返回的梯度，并在环境和策略参数空间中投影梯度上升步骤。该算法称为直接环境和策略搜索（DEPS）。我们评估我们算法在三个环境中的性能，分别在三种环境中进行了一个群众弹簧阻尼系统的设计和控制，分别小型离网电力系统和无人机。此外，我们的算法是针对用于解决联合设计和控制问题的最先进的深增强学习算法的基准测试。我们表明，在所有三种环境中，DEPS至少在或更好地执行，始终如一地产生更高的迭代返回的解决方案。最后，通过我们的算法产生的解决方案也与由算法产生的解决方案相比，不共同优化环境和策略参数，突出显示在执行联合优化时可以实现更高返回的事实。

资产分配（或投资组合管理）是确定如何最佳将有限预算的资金分配给一系列金融工具/资产（例如股票）的任务。这项研究调查了使用无模型的深RL代理应用于投资组合管理的增强学习（RL）的性能。我们培训了几个RL代理商的现实股票价格，以学习如何执行资产分配。我们比较了这些RL剂与某些基线剂的性能。我们还比较了RL代理，以了解哪些类别的代理表现更好。从我们的分析中，RL代理可以执行投资组合管理的任务，因为它们的表现明显优于基线代理（随机分配和均匀分配）。四个RL代理（A2C，SAC，PPO和TRPO）总体上优于最佳基线MPT。这显示了RL代理商发现更有利可图的交易策略的能力。此外，基于价值和基于策略的RL代理之间没有显着的性能差异。演员批评者的表现比其他类型的药物更好。同样，在政策代理商方面的表现要好，因为它们在政策评估方面更好，样品效率在投资组合管理中并不是一个重大问题。这项研究表明，RL代理可以大大改善资产分配，因为它们的表现优于强基础。基于我们的分析，在政策上，参与者批评的RL药物显示出最大的希望。

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。

A long-standing challenge in artificial intelligence is lifelong learning. In lifelong learning, many tasks are presented in sequence and learners must efficiently transfer knowledge between tasks while avoiding catastrophic forgetting over long lifetimes. On these problems, policy reuse and other multi-policy reinforcement learning techniques can learn many tasks. However, they can generate many temporary or permanent policies, resulting in memory issues. Consequently, there is a need for lifetime-scalable methods that continually refine a policy library of a pre-defined size. This paper presents a first approach to lifetime-scalable policy reuse. To pre-select the number of policies, a notion of task capacity, the maximal number of tasks that a policy can accurately solve, is proposed. To evaluate lifetime policy reuse using this method, two state-of-the-art single-actor base-learners are compared: 1) a value-based reinforcement learner, Deep Q-Network (DQN) or Deep Recurrent Q-Network (DRQN); and 2) an actor-critic reinforcement learner, Proximal Policy Optimisation (PPO) with or without Long Short-Term Memory layer. By selecting the number of policies based on task capacity, D(R)QN achieves near-optimal performance with 6 policies in a 27-task MDP domain and 9 policies in an 18-task POMDP domain; with fewer policies, catastrophic forgetting and negative transfer are observed. Due to slow, monotonic improvement, PPO requires fewer policies, 1 policy for the 27-task domain and 4 policies for the 18-task domain, but it learns the tasks with lower accuracy than D(R)QN. These findings validate lifetime-scalable policy reuse and suggest using D(R)QN for larger and PPO for smaller library sizes.

通过加强学习解决现实世界的顺序决策问题（RL）通常始于使用模拟真实条件的模拟环境。我们为现实的农作物管理任务提供了一种新颖的开源RL环境。 Gym-DSSAT是高保真作物模拟器的农业技术转移决策支持系统（DSSAT）的健身房界面。在过去的30年中，DSSAT已发展，并被农学家广泛认可。 Gym-DSSAT带有基于现实世界玉米实验的预定义仿真。环境与任何健身房环境一样易于使用。我们使用基本RL算法提供性能基准。我们还简要概述了用Fortran编写的单片DSSAT模拟器如何变成Python RL环境。我们的方法是通用的，可以应用于类似的模拟器。我们报告了非常初步的实验结果，这表明RL可以帮助研究人员改善受精和灌溉实践的可持续性。

小型无人驾驶飞机的障碍避免对于未来城市空袭（UAM）和无人机系统（UAS）交通管理（UTM）的安全性至关重要。有许多技术用于实时强大的无人机指导，但其中许多在离散的空域和控制中解决，这将需要额外的路径平滑步骤来为UA提供灵活的命令。为提供无人驾驶飞机的操作安全有效的计算指导，我们探讨了基于近端政策优化（PPO）的深增强学习算法的使用，以指导自主UA到其目的地，同时通过连续控制避免障碍物。所提出的场景状态表示和奖励功能可以将连续状态空间映射到连续控制，以便进行标题角度和速度。为了验证所提出的学习框架的性能，我们用静态和移动障碍进行了数值实验。详细研究了与环境和安全操作界限的不确定性。结果表明，该拟议的模型可以提供准确且强大的指导，并解决了99％以上的成功率的冲突。

机器学习算法中多个超参数的最佳设置是发出大多数可用数据的关键。为此目的，已经提出了几种方法，例如进化策略，随机搜索，贝叶斯优化和启发式拇指规则。在钢筋学习（RL）中，学习代理在与其环境交互时收集的数据的信息内容严重依赖于许多超参数的设置。因此，RL算法的用户必须依赖于基于搜索的优化方法，例如网格搜索或Nelder-Mead单简单算法，这对于大多数R1任务来说是非常效率的，显着减慢学习曲线和离开用户的速度有目的地偏见数据收集的负担。在这项工作中，为了使RL算法更加用户独立，提出了一种使用贝叶斯优化的自主超参数设置的新方法。来自过去剧集和不同的超参数值的数据通过执行行为克隆在元学习水平上使用，这有助于提高最大化获取功能的加强学习变体的有效性。此外，通过紧密地整合在加强学习代理设计中的贝叶斯优化，还减少了收敛到给定任务的最佳策略所需的状态转换的数量。与其他手动调整和基于优化的方法相比，计算实验显示了有希望的结果，这突出了改变算法超级参数来增加所生成数据的信息内容的好处。

基于我们先前关于绿色仿真辅助政策梯度（GS-PG）的研究，重点是基于轨迹的重复使用，在本文中，我们考虑了无限 - 马尔可夫马尔可夫决策过程，并创建了一种新的重要性采样策略梯度优化的方法来支持动态决策制造。现有的GS-PG方法旨在从完整的剧集或过程轨迹中学习，这将其适用性限制在低数据状态和灵活的在线过程控制中。为了克服这一限制，提出的方法可以选择性地重复使用最相关的部分轨迹，即，重用单元基于每步或每次派遣的历史观察。具体而言，我们创建了基于混合的可能性比率（MLR）策略梯度优化，该优化可以利用不同行为政策下产生的历史状态行动转变中的信息。提出的减少差异经验重播（VRER）方法可以智能地选择和重复使用最相关的过渡观察，改善策略梯度估计并加速最佳政策的学习。我们的实证研究表明，它可以改善优化融合并增强最先进的政策优化方法的性能，例如Actor-Critic方法和近端政策优化。

Autonomous vehicles are suited for continuous area patrolling problems. However, finding an optimal patrolling strategy can be challenging for many reasons. Firstly, patrolling environments are often complex and can include unknown and evolving environmental factors. Secondly, autonomous vehicles can have failures or hardware constraints such as limited battery lives. Importantly, patrolling large areas often requires multiple agents that need to collectively coordinate their actions. In this work, we consider these limitations and propose an approach based on a distributed, model-free deep reinforcement learning based multi-agent patrolling strategy. In this approach, agents make decisions locally based on their own environmental observations and on shared information. In addition, agents are trained to automatically recharge themselves when required to support continuous collective patrolling. A homogeneous multi-agent architecture is proposed, where all patrolling agents have an identical policy. This architecture provides a robust patrolling system that can tolerate agent failures and allow supplementary agents to be added to replace failed agents or to increase the overall patrol performance. This performance is validated through experiments from multiple perspectives, including the overall patrol performance, the efficiency of the battery recharging strategy, the overall robustness of the system, and the agents' ability to adapt to environment dynamics.

在机器人，游戏和许多其他地区，加固学习导致各种区域导致相当大的突破。但是在复杂的真实决策中申请RL仍然有限。运营管理中的许多问题（例如，库存和收入管理）的特点是大动作空间和随机系统动态。这些特征使得解决问题的问题很难解决依赖于每步行动问题解决枚举技术的现有RL方法。要解决这些问题，我们开发可编程演员强化学习（PARL），一种策略迭代方法，该方法使用整数编程和示例平均近似的技术。在分析上，我们表明，对于给定的批评者，每个迭代的学习政策会聚到最佳政策，因为不确定性的底层样本转到无穷大。实际上，我们表明，即使来自潜在的不确定性的样本很少，潜在的不确定分布的正确选择的不确定分布可以在最佳的演员政策附近产生。然后，我们将算法应用于具有复杂的供应链结构的现实库存管理问题，并显示Parl优于这些设置中的最先进的RL和库存优化方法。我们发现Parl优于常用的基础股票启发式44.7％，并且在不同供应链环境中平均最高可达的RL方法高达12.1％。

在许多机器人和工业应用中，传统的线性控制策略已经广泛研究和使用，但它们不应响应系统的总动态，以避免对非线性控制等非线性控制方案的繁琐计算，加强学习的预测控制应用可以提供替代解决方案本文介绍了在移动自拍的深度确定性政策梯度和近端策略优化的情况下实现了RL控制的实现，在移动自拍伸直倒立摆片EWIP系统这样的RL模型使得找到满意控制方案的任务更容易，并在自我调整时有效地响应动态。在本文中提供更好控制的参数，两个RL基础控制器被针对MPC控制器捕获，以基于EWIP系统的状态变量进行评估，同时遵循特定的所需轨迹

强化学习（RL）控制器在控制社区中产生了兴奋。 RL控制器相对于现有方法的主要优点是它们能够优化不确定的系统，独立于明确假设过程不确定性。最近对工程应用的关注是针对安全RL控制器的发展。以前的作品已经提出了通过从随机模型预测控制领域的限制收紧来解释约束满足的方法。在这里，我们将这些方法扩展到植物模型不匹配。具体地，我们提出了一种利用离线仿真模型的高斯过程的数据驱动方法，并使用相关的后部不确定预测来解释联合机会限制和植物模型不匹配。该方法通过案例研究反对非线性模型预测控制的基准测试。结果证明了方法理解过程不确定性的能力，即使在植物模型错配的情况下也能满足联合机会限制。

Model-free deep reinforcement learning (RL) algorithms have been demonstrated on a range of challenging decision making and control tasks. However, these methods typically suffer from two major challenges: very high sample complexity and brittle convergence properties, which necessitate meticulous hyperparameter tuning. Both of these challenges severely limit the applicability of such methods to complex, real-world domains. In this paper, we propose soft actor-critic, an offpolicy actor-critic deep RL algorithm based on the maximum entropy reinforcement learning framework. In this framework, the actor aims to maximize expected reward while also maximizing entropy. That is, to succeed at the task while acting as randomly as possible. Prior deep RL methods based on this framework have been formulated as Q-learning methods. By combining off-policy updates with a stable stochastic actor-critic formulation, our method achieves state-of-the-art performance on a range of continuous control benchmark tasks, outperforming prior on-policy and off-policy methods. Furthermore, we demonstrate that, in contrast to other off-policy algorithms, our approach is very stable, achieving very similar performance across different random seeds.

Profile extrusion is a continuous production process for manufacturing plastic profiles from molten polymer. Especially interesting is the design of the die, through which the melt is pressed to attain the desired shape. However, due to an inhomogeneous velocity distribution at the die exit or residual stresses inside the extrudate, the final shape of the manufactured part often deviates from the desired one. To avoid these deviations, the shape of the die can be computationally optimized, which has already been investigated in the literature using classical optimization approaches. A new approach in the field of shape optimization is the utilization of Reinforcement Learning (RL) as a learning-based optimization algorithm. RL is based on trial-and-error interactions of an agent with an environment. For each action, the agent is rewarded and informed about the subsequent state of the environment. While not necessarily superior to classical, e.g., gradient-based or evolutionary, optimization algorithms for one single problem, RL techniques are expected to perform especially well when similar optimization tasks are repeated since the agent learns a more general strategy for generating optimal shapes instead of concentrating on just one single problem. In this work, we investigate this approach by applying it to two 2D test cases. The flow-channel geometry can be modified by the RL agent using so-called Free-Form Deformation, a method where the computational mesh is embedded into a transformation spline, which is then manipulated based on the control-point positions. In particular, we investigate the impact of utilizing different agents on the training progress and the potential of wall time saving by utilizing multiple environments during training.

近年来近年来，加固学习方法已经发展了一系列政策梯度方法，主要用于建模随机政策的高斯分布。然而，高斯分布具有无限的支持，而现实世界应用通常具有有限的动作空间。如果它提供有限支持，则该解剖会导致可以消除的估计偏差，因为它提出了有限的支持。在这项工作中，我们调查如何在Openai健身房的两个连续控制任务中训练该测试策略在训练时执行该测试策略。对于这两个任务来说，测试政策在代理人的最终预期奖励方面优于高斯政策，也显示出更多的稳定性和更快的培训过程融合。对于具有高维图像输入的卡路里环境，在高斯政策中，代理的成功率提高了63％。