深度强化学习利用深度学习感知环境信息,使用强化学习求解最优决策,是当前人工智能领域的主要研究热点之一.然而,大部分深度强化学习的工作未考虑安全问题,有些方法甚至特意加入带随机性质的探索来扩展采样的覆盖面,以期望获得更好的近...深度强化学习利用深度学习感知环境信息,使用强化学习求解最优决策,是当前人工智能领域的主要研究热点之一.然而,大部分深度强化学习的工作未考虑安全问题,有些方法甚至特意加入带随机性质的探索来扩展采样的覆盖面,以期望获得更好的近似最优解.可是,不受安全控制的探索性学习很可能会带来重大风险.针对上述问题,提出了一种基于双深度网络的安全深度强化学习(Dual Deep Network Based Secure Deep Reinforcement Learning,DDN-SDRL)方法.DDN-SDRL方法设计了危险样本经验池和安全样本经验池,其中危险样本经验池用于记录探索失败时的临界状态和危险状态的样本,而安全样本经验池用于记录剔除了临界状态和危险状态的样本.DDN-SDRL方法在原始网络模型上增加了一个深度Q网络来训练危险样本,将高维输入编码为抽象表示后再解码为特征;同时提出了惩罚项描述临界状态,并使用原始网络目标函数和惩罚项计算目标函数.DDN-SDRL方法以危险样本经验池中的样本为输入,使用深度Q网络训练得到惩罚项.由于DDN-SDRL方法利用了临界状态、危险状态及安全状态信息,因此Agent可以通过避开危险状态的样本、优先选取安全状态的样本来提高安全性.DDN-SDRL方法具有通用性,能与多种深度网络模型结合.实验验证了方法的有效性.展开更多
针对多无人机博弈对抗过程中无人机数量动态衰减问题和传统深度强化学习算法中的稀疏奖励问题及无效经验抽取频率过高问题,本文以攻防能力及通信范围受限条件下的多无人机博弈对抗任务为研究背景,构建了红、蓝两方无人机群的博弈对抗模...针对多无人机博弈对抗过程中无人机数量动态衰减问题和传统深度强化学习算法中的稀疏奖励问题及无效经验抽取频率过高问题,本文以攻防能力及通信范围受限条件下的多无人机博弈对抗任务为研究背景,构建了红、蓝两方无人机群的博弈对抗模型,在多智能体深度确定性策略梯度(multi-agent deep deterministic policy gradient,MADDPG)算法的Actor-Critic框架下,根据博弈环境的特点对原始的MADDPG算法进行改进。为了进一步提升算法对有效经验的探索和利用,本文构建了规则耦合模块以在无人机的决策过程中对Actor网络进行辅助。仿真实验表明,本文设计的算法在收敛速度、学习效率和稳定性方面都取了一定的提升,异构子网络的引入使算法更适用于无人机数量动态衰减的博弈场景;奖励势函数和重要性权重耦合的优先经验回放方法提升了经验差异的细化程度及优势经验利用率;规则耦合模块的引入实现了无人机决策网络对先验知识的有效利用。展开更多
文摘深度强化学习利用深度学习感知环境信息,使用强化学习求解最优决策,是当前人工智能领域的主要研究热点之一.然而,大部分深度强化学习的工作未考虑安全问题,有些方法甚至特意加入带随机性质的探索来扩展采样的覆盖面,以期望获得更好的近似最优解.可是,不受安全控制的探索性学习很可能会带来重大风险.针对上述问题,提出了一种基于双深度网络的安全深度强化学习(Dual Deep Network Based Secure Deep Reinforcement Learning,DDN-SDRL)方法.DDN-SDRL方法设计了危险样本经验池和安全样本经验池,其中危险样本经验池用于记录探索失败时的临界状态和危险状态的样本,而安全样本经验池用于记录剔除了临界状态和危险状态的样本.DDN-SDRL方法在原始网络模型上增加了一个深度Q网络来训练危险样本,将高维输入编码为抽象表示后再解码为特征;同时提出了惩罚项描述临界状态,并使用原始网络目标函数和惩罚项计算目标函数.DDN-SDRL方法以危险样本经验池中的样本为输入,使用深度Q网络训练得到惩罚项.由于DDN-SDRL方法利用了临界状态、危险状态及安全状态信息,因此Agent可以通过避开危险状态的样本、优先选取安全状态的样本来提高安全性.DDN-SDRL方法具有通用性,能与多种深度网络模型结合.实验验证了方法的有效性.
文摘针对多无人机博弈对抗过程中无人机数量动态衰减问题和传统深度强化学习算法中的稀疏奖励问题及无效经验抽取频率过高问题,本文以攻防能力及通信范围受限条件下的多无人机博弈对抗任务为研究背景,构建了红、蓝两方无人机群的博弈对抗模型,在多智能体深度确定性策略梯度(multi-agent deep deterministic policy gradient,MADDPG)算法的Actor-Critic框架下,根据博弈环境的特点对原始的MADDPG算法进行改进。为了进一步提升算法对有效经验的探索和利用,本文构建了规则耦合模块以在无人机的决策过程中对Actor网络进行辅助。仿真实验表明,本文设计的算法在收敛速度、学习效率和稳定性方面都取了一定的提升,异构子网络的引入使算法更适用于无人机数量动态衰减的博弈场景;奖励势函数和重要性权重耦合的优先经验回放方法提升了经验差异的细化程度及优势经验利用率;规则耦合模块的引入实现了无人机决策网络对先验知识的有效利用。
文摘针对传统深度Q学习网络(deep Q-learning network,DQN)在具有动态障碍物的路径规划下,移动机器人在探索时频繁碰撞难以移动至目标点的问题,通过在探索策略和经验回放机制上进行改进,提出一种改进的DQN算法。在探索策略上,利用快速搜索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法自动生成静态先验知识来指导动作选取,替代ε-贪婪策略的随机动作,提高智能体到达目标的成功率;在经验利用上,使用K-means算法设计一种聚类经验回放机制,根据动态障碍物的位置信息进行聚类分簇,着重采样与当前智能体状态相似的经验进行回放,使智能体更有效地避免碰撞动态障碍物。二维栅格化环境下的仿真实验表明,在动态环境下,该算法可以避开静态和动态障碍物,成功移动至目标点,验证了该算法在应对动态避障路径规划的可行性。
