策略梯度方法用于Open AI Gym Cartpole

我是一个强化学习的初学者,正在尝试使用Tensorflow实现策略梯度方法来解决Open AI Gym的CartPole任务。然而,我的代码运行速度极慢;第一集的运行速度尚可接受,但从第二集开始就变得非常慢。这是为什么呢?我该如何解决这个问题?

我的代码如下:

import tensorflow as tfimport numpy as npimport gymenv = gym.make('CartPole-v0')class Policy:    def __init__(self):        self.input_layer_fake = tf.placeholder(tf.float32, [4,1])        self.input_layer = tf.reshape(self.input_layer_fake, [1,4])        self.dense1 = tf.layers.dense(inputs = self.input_layer, units = 4,                                  activation = tf.nn.relu)        self.logits = tf.layers.dense(inputs = self.dense1, units = 2,                                  activation = tf.nn.relu)    def predict(self, inputObservation):        sess = tf.InteractiveSession()        tf.global_variables_initializer().run()        x = tf.reshape(inputObservation, [4,1]).eval()        return (sess.run(self.logits, feed_dict = {self.input_layer_fake: x}))    def train(self, features_array, labels_array):        for i in range(np.shape(features_array)[0]):            print("train")            print(i)            sess1 = tf.InteractiveSession()            tf.global_variables_initializer().run()            self.cross_entropy = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels = labels_array[i], logits = self.logits))            self.train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.5).minimize(self.cross_entropy)            y = tf.reshape(features_array[i], [4,1]).eval()            sess1.run(self.train_step, feed_dict={self.input_layer_fake:y})agent = Policy()train_array = []features_array = []labels_array = []main_sess = tf.InteractiveSession()tf.global_variables_initializer().run()for i_episode in range(100):    observation = env.reset()    for t in range(200):        prevObservation = observation        env.render()        if np.random.uniform(0,1) < 0.2:            action = env.action_space.sample()        else:            action = np.argmax(agent.predict((prevObservation)))        observation, reward, done, info = env.step(action)        add_in = np.random.uniform(0,1)        if add_in < 0.5:            features_array.append(prevObservation)            sarPreprocessed = agent.predict(prevObservation)            sarPreprocessed[0][action] = reward            labels_array.append(sarPreprocessed)        if done:            break    agent.train(features_array, labels_array)    features_array = []    labels_array = []

任何帮助都将不胜感激。


回答:

自从我上次尝试实现策略梯度方法已经过去了一段时间,但我记得问题出在train函数中使用了循环。

当我遍历features_array中的每个元素时,由于数组本身的长度不断增加(features_array从未被重置为[]),程序运行速度变慢。相反,我应该以“批处理”的方式进行训练,并定期清空features_array

我在这里实现了一个更简洁的普通策略梯度算法版本:https://github.com/Ashboy64/rl-reimplementations/blob/master/Reimplementations/Vanilla-Policy-Gradient/vanilla_pg.py

一个性能更好的改进算法(仍然基于策略梯度)的实现,称为PPO(近端策略优化),可以在这里找到:https://github.com/Ashboy64/rl-reimplementations/tree/master/Reimplementations/PPO

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