强化学习(Reinforcement Learning, RL)的核心在于数学建模与算法推导,以下为进阶内容概要:

1. 数学基石

  • 马尔可夫决策过程(Markov Decision Process, MDP)
    Markov_Decision_Process
    通过状态转移概率 $ P(s' | s, a) $ 和奖励函数 $ R(s, a, s') $ 描述环境动态。
  • 贝尔曼方程(Bellman Equation)
    价值函数的递归关系:
    $$ V(s) = \mathbb{E} \left[ R(s, a, s') + \gamma V(s') \right] $$
    其中 $ \gamma $ 为折扣因子(Discount Factor)。

2. 关键公式与推导

  • 策略梯度定理(Policy Gradient Theorem)
    $$ \nabla J(\theta) = \mathbb{E} \left[ \nabla_\theta \log \pi(a|s, \theta) \cdot Q(s, a) \right] $$
    直接优化策略参数 $ \theta $ 的核心公式。
  • Q-learning 更新规则
    $$ Q(s, a) \leftarrow Q(s, a) + \alpha [r + \gamma \max_{a'} Q(s', a') - Q(s, a)] $$
    通过经验回放(Experience Replay)实现无模型学习。

3. 进阶算法与应用

  • Actor-Critic 架构
    Actor_Critic_Framework
    分离策略(Actor)与价值函数(Critic)的优化目标。
  • 深度强化学习(DRL)
    结合深度神经网络处理高维状态空间,如 DQN、PPO 等。

4. 扩展阅读

如需深入理解数学推导细节,可访问 强化学习数学基础 专题。

📌 提示:数学是强化学习的底层逻辑,建议结合代码实践加深理解!