Задача

История

Задача

Однажды, исследуя глубины интернета, я наткнулся на видео, где человек обучает змейку с помощью генетического алгоритма. И мне захотелось так же. Но просто взять все то же самое и написать на python было бы не интересно. И я решил использовать более современный подход для обучения агентных систем, а именно Q-network. Но начнем с начала.

Обучение с подкреплением

В машинном обучении RL(Reinforcement Learning) достаточно сильно отличается от других направлений. Отличие состоит в том, что классический ML алгоритм обучается уже на готовых данных, в то время как RL, так сказать, сам создает себе эти данные. Идея RL состоит в том, что помимо самого алгоритма, который называют агентом, существует среда(environment), в которую этот агент и помещается. На каждом этапе агент должен совершать какое-то действие(action), а среда отвечает на это наградой(reward) и своим состоянием(state), на основе которого агент и совершает действие.

Привет.

Количество плюсов под последней статьей говорит о том, что моя подача материала про нейронные сети не вызвала сильного отторжения, поэтому решение - “прочитать, посмотреть что-то новое и сделать новую статью” не заставило себя ждать. Хочется сделать оговорку, что нисколько не претендую на звание того, кто будет учить чему-то и говорить о чем-то серьезном в своей статье. Наоборот, нахожу данный формат - написание статьи или выступление на конференции, способом, когда самому можно чему-нибудь научиться. Ты делаешь что-то, собираешь обратную связь, делаешь что-то лучше. Также это происходит и в нейронных сетях. Кстати о них. 

(Q-learning, SARSA, DQN, DDPG)

Обучение с подкреплением (RL далее ОП) относится к разновидности метода машинного обучения, при котором агент получает отложенное вознаграждение на следующем временном шаге, чтобы оценить свое предыдущее действие. Он в основном использовался в играх (например, Atari, Mario), с производительностью на уровне или даже превосходящей людей. В последнее время, когда алгоритм развивается в комбинации с нейронными сетями, он способен решать более сложные задачи.

В силу того, что существует большое количество алгоритмов ОП, не представляется возможным сравнить их все между собой. Поэтому в этой статье будут кратко рассмотрены лишь некоторые, хорошо известные алгоритмы.

1.    Обучение с подкреплением

Типичное ОП состоит из двух компонентов, Агента и Окружения.

Этой весной Питерская Вышка и JetBrains впервые провели проектную смену для старшеклассников — Школу по практическому программированию и анализу данных. В течение пяти дней 50 участников со всей страны работали над групповыми проектами по машинному обучению, NLP, мобильной и web-разработке.  

Первое место заняла команда Deep Q-Mario — ребята создали нейронную сеть, которая использует reinforcement learning для обучения агента играть в Super Mario Bros. В этом посте они рассказывают, какие алгоритмы использовали и с какими проблемами столкнулись (например, в какой-то момент Марио просто отказался прыгать).

Расскажу про алгоритм обучения с подкреплением Q-learning и его применении в сфере майнинга процессов. Алгоритм позволяет оптимизировать бизнес-процесс, превращая его из хаотичного графа, с большим количеством связей и ветвлений, в понятный и однозначный оптимальный путь исполнения.