Posts Issued on July 18, 2024

Pongと強化学習 (41)

posted by sakurai on July 18, 2024 #836

特徴量をどのように行動につなげるのかを聞いてみます。


CNN(Convolutional Neural Network)から得られる特徴量と、それに基づいた行動(例えば、Pongゲームにおけるボールを打ち返す、落とす)の結果に対する報酬の関係を設定するには、強化学習の枠組みが通常使用されます。特に、CNNは環境の状態(ゲーム画面など)から有用な特徴を抽出し、それらの特徴に基づいてエージェントがどのように行動すべきかを学習するために用いられます。

特徴量から行動へのマッピング

CNNを通じて抽出された特徴量は、エージェントのポリシー(状態から行動へのマッピング)の決定に役立ちます。このポリシーは、一般にニューラルネットワークの最後の層(例えば、全結合層)によって実装され、特定の状態においてどの行動が最適か(最も高い報酬をもたらすか)をエージェントが学習することを可能にします。

報酬の設定

強化学習における報酬は、エージェントの行動の結果に基づいて定義されます。Pongゲームの例で言えば、ボールを打ち返したときに正の報酬を、ボールを落としたときに負の報酬(またはより小さい報酬)を設定することで、エージェントはボールを打ち返すことの重要性を学習します。

学習プロセス

  1. 環境の観測: エージェントはゲームの状態(画面の画像など)を観測します。
  2. 特徴抽出: CNNは観測された画像から特徴量を抽出します。
  3. 行動選択: 抽出された特徴量をもとに、ポリシー(ニューラルネットワークの最後の層など)が最適な行動を選択します。
  4. 行動実行と報酬の受領: エージェントは選択された行動を実行し、その結果として報酬を受け取ります。
  5. ポリシーの更新: 受け取った報酬と行動の結果に基づいて、ポリシー(行動選択戦略)を更新します。このプロセスは、エージェントがより良い行動選択を行えるようになるまで繰り返されます。

フィードバックループ

強化学習においては、この学習プロセス全体が継続的なフィードバックループを形成しており、エージェントはトライアルアンドエラーを通じて最適な行動戦略を徐々に学習していきます。CNNから得られる特徴量と報酬の関係を通じて、エージェントはゲームの「ルール」や「戦略」を理解し、パフォーマンスを向上させていきます。


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