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强化学习术语表
本页收录强化学习中最常用的术语,给出中文名、英文名、常见缩写和一句话定义,并链接到本站的详细讲解。同一个英文术语在不同中文资料中可能有不同译法(例如 off-policy 常译作“异策略”或“离策略”),本站统一采用下表的译法。
每个术语都有固定锚点,可以直接链接,例如 https://dqn.cn/glossary/#td-error。
基础概念
| 中文 | 英文 | 缩写 / 符号 | 定义 |
|---|---|---|---|
| 强化学习 | Reinforcement Learning | RL | 智能体通过与环境交互、根据奖励信号试错学习,以最大化长期累积回报的机器学习方法。 |
| 智能体 | Agent | — | 强化学习中做出决策并执行动作的学习者。 |
| 环境 | Environment | — | 智能体之外的一切,接收动作并返回下一个状态和奖励。 |
| 状态 | State | s | 对环境当前情况的完整描述,包含决定未来所需的信息。 |
| 观测 | Observation | o | 智能体实际获得的关于环境的信息,可能只是状态的一部分。 |
| 动作 | Action | a | 智能体在某一时刻可以做出的选择;动作空间分为离散和连续两类。 |
| 奖励 | Reward | r | 环境在每一步返回的标量反馈信号,定义了任务的目标。 |
| 回合 | Episode | — | 从初始状态到终止状态的一次完整交互过程。 |
| 回报 | Return | G_t | 从某一时刻开始的(折扣)奖励之和:G_t = R_{t+1} + γR_{t+2} + …。 |
| 折扣因子 | Discount Factor | γ | 取值在 [0,1] 的系数,决定未来奖励相对即时奖励的重要程度。 |
| 马尔可夫决策过程 | Markov Decision Process | MDP | 由状态、动作、转移概率、奖励函数和折扣因子组成的序贯决策数学模型。 |
| 马尔可夫过程 | Markov Process | MP | 只有状态和转移概率、满足马尔可夫性的随机过程,也称马尔可夫链。 |
| 马尔可夫奖励过程 | Markov Reward Process | MRP | 在马尔可夫过程上加入奖励函数和折扣因子;固定策略后的 MDP 就是一个 MRP。 |
| 马尔可夫性 | Markov Property | — | 未来只依赖当前状态和动作,而与更早的历史无关的性质。 |
| 部分可观测马尔可夫决策过程 | Partially Observable MDP | POMDP | 智能体只能获得状态的部分观测时的 MDP 扩展。 |
| 策略 | Policy | π | 从状态到动作(或动作概率分布)的映射,决定智能体如何行动。 |
| 状态价值函数 | State-Value Function | V(s) | 从状态 s 出发、遵循策略 π 所能获得的期望回报。 |
| 动作价值函数 | Action-Value Function | Q(s,a) | 在状态 s 执行动作 a、之后遵循策略 π 所能获得的期望回报,也称 Q 函数。 |
| 占用度量 | Occupancy Measure | ρ^π(s,a) | 策略在状态—动作对上的折扣访问分布;期望回报等于它与奖励的内积除以 (1−γ)。 |
| 优势函数 | Advantage Function | A(s,a) | A(s,a) = Q(s,a) − V(s),衡量某个动作比该状态下的平均水平好多少。 |
| 贝尔曼方程 | Bellman Equation | — | 把价值函数写成即时奖励与后继状态折扣价值之和的递归方程。 |
| 模型 | Model | — | 对环境转移概率和奖励函数的描述或近似,可用于规划。 |
| 探索与利用 | Exploration vs. Exploitation | — | 在尝试新动作获取信息与选择当前已知最好动作之间的权衡。 |
| ε-贪心 | ε-Greedy | — | 以概率 ε 随机选动作、否则选当前价值最高动作的探索策略。 |
| 多臂老虎机 | Multi-Armed Bandit | MAB | 只有一个状态的简化强化学习问题,用来研究探索与利用。 |
| 懊悔 | Regret | R(T) | 与始终选择最优动作相比,算法累计少获得的期望奖励;衡量探索策略的样本效率。 |
| 置信上界算法 | Upper Confidence Bound | UCB | 为每个动作计算“估计值 + 置信半径”的乐观上界,选上界最大的动作来兼顾探索与利用。 |
| 汤普森采样 | Thompson Sampling | TS | 从各动作价值的后验分布中采样、选样本最大的动作的贝叶斯探索方法。 |
经典算法
| 中文 | 英文 | 缩写 / 符号 | 定义 |
|---|---|---|---|
| 动态规划 | Dynamic Programming | DP | 在模型已知时反复应用贝尔曼方程求解价值函数和最优策略的方法。 |
| 策略迭代 | Policy Iteration | — | 交替进行策略评估和策略改进,直到策略不再变化。 |
| 价值迭代 | Value Iteration | — | 反复应用贝尔曼最优方程更新价值函数,再从中提取最优策略。 |
| 广义策略迭代 | Generalized Policy Iteration | GPI | 策略评估与策略改进相互作用、交替推进的一般框架。 |
| 蒙特卡洛方法 | Monte Carlo Methods | MC | 用完整回合的实际回报的平均值估计价值函数的无模型方法。 |
| 重要性采样 | Importance Sampling | — | 用两个策略的概率比对样本加权,以便用一个策略的数据评估另一个策略。 |
| 时序差分学习 | Temporal-Difference Learning | TD | 用“即时奖励 + 下一状态价值估计”作为目标、逐步更新价值的方法。 |
| TD 误差 | TD Error | δ | δ_t = R_{t+1} + γV(S_{t+1}) − V(S_t),新旧价值估计之差。 |
| 自举 | Bootstrapping | — | 用当前的价值估计来构造更新目标的做法。 |
| 资格迹 | Eligibility Trace | — | TD(λ) 中记录各状态近期被访问程度、用于分配 TD 误差的机制。 |
| Q 学习 | Q-learning | — | 以下一状态最大 Q 值为目标更新动作价值的异策略 TD 控制算法。 |
| SARSA | SARSA | — | 以实际执行的下一个动作的 Q 值为目标的同策略 TD 控制算法。 |
| n 步 SARSA | n-step SARSA | — | 用 n 步真实奖励加第 n 步的 Q 值作为目标的同策略 TD 控制算法,在偏差与方差之间折中。 |
| 同策略 | On-Policy | — | 用当前正在优化的策略自己产生的数据来学习。 |
| 异策略(离策略) | Off-Policy | — | 用另一个行为策略产生的数据来学习目标策略。 |
深度强化学习
| 中文 | 英文 | 缩写 / 符号 | 定义 |
|---|---|---|---|
| 深度 Q 网络 | Deep Q-Network | DQN | 用神经网络近似 Q 函数,并结合经验回放和目标网络的深度强化学习算法。 |
| 经验回放 | Experience Replay | — | 把交互数据存入回放池并随机采样训练,以打破数据相关性。 |
| 目标网络 | Target Network | — | 参数延迟更新的网络副本,用来计算稳定的 TD 目标。 |
| 双重 DQN | Double DQN | DDQN | 用在线网络选动作、目标网络评估动作,以减少过估计。 |
| 优先经验回放 | Prioritized Experience Replay | PER | 按 TD 误差大小优先采样经验的回放机制。 |
| 策略梯度 | Policy Gradient | PG | 直接沿期望回报对策略参数的梯度方向优化策略的方法。 |
| REINFORCE | REINFORCE | — | 用蒙特卡洛回报估计策略梯度的基础策略梯度算法。 |
| 基线 | Baseline | b(s) | 从回报中减去的只依赖状态的量,用于降低策略梯度的方差。 |
| 演员-评论家 | Actor-Critic | AC | 同时学习策略(Actor)和价值函数(Critic)的方法。 |
| 广义优势估计 | Generalized Advantage Estimation | GAE | 用 (γλ) 加权的多步 TD 误差之和估计优势函数的方法。 |
| 熵正则化 | Entropy Regularization | — | 在目标中加入策略熵以鼓励探索的技巧。 |
| 信赖域策略优化 | Trust Region Policy Optimization | TRPO | 在 KL 散度约束下最大化代理目标的策略优化算法。 |
| 近端策略优化 | Proximal Policy Optimization | PPO | 通过裁剪新旧策略概率比来限制更新幅度的策略梯度算法。 |
| 深度确定性策略梯度 | Deep Deterministic Policy Gradient | DDPG | 面向连续动作的异策略 Actor-Critic 算法,Actor 输出确定性动作。 |
| 双延迟深度确定性策略梯度 | Twin Delayed DDPG | TD3 | 在 DDPG 上加入双 Q 截断、延迟更新和目标策略平滑的算法。 |
| 柔性演员-评论家 | Soft Actor-Critic | SAC | 在最大熵框架下同时最大化回报与策略熵的异策略算法。 |
| 最大熵强化学习 | Maximum Entropy RL | — | 在奖励之外同时最大化策略熵的强化学习框架。 |
| 目标导向强化学习 | Goal-Conditioned RL | GCRL | 策略与价值函数以目标为额外输入、一个网络学会到达多个目标的强化学习。 |
| 后见经验回放 | Hindsight Experience Replay | HER | 把轨迹中实际到达的状态当作替代目标重新计算奖励,使稀疏奖励下也有成功样本的技巧。 |
前沿方向
| 中文 | 英文 | 缩写 / 符号 | 定义 |
|---|---|---|---|
| 基于模型的强化学习 | Model-Based RL | MBRL | 先学习环境模型,再利用模型规划或生成数据的方法。 |
| 世界模型 | World Model | — | 在潜在空间中预测环境未来的学习模型,如 Dreamer。 |
| 模型预测控制 | Model Predictive Control | MPC | 每一步用模型优化一段动作序列、只执行第一个动作,然后在新状态重新规划的控制方法。 |
| 交叉熵方法 | Cross-Entropy Method | CEM | 反复采样候选解、用得分最高的精英样本重新拟合采样分布的无梯度优化方法,常用于 MPC。 |
| 概率集成与轨迹采样 | Probabilistic Ensembles with Trajectory Sampling | PETS | 用概率神经网络集成作为模型、以粒子传播不确定性并结合 CEM 规划的基于模型方法。 |
| 基于模型的策略优化 | Model-Based Policy Optimization | MBPO | 用模型集成从真实状态出发做短视界展开生成数据,并以高更新比训练 SAC 的方法。 |
| 离线强化学习 | Offline Reinforcement Learning | — | 只用固定数据集学习策略、不与环境交互的强化学习。 |
| 外推误差 | Extrapolation Error | — | 价值函数对数据中未出现的动作估计错误的现象。 |
| 保守 Q 学习 | Conservative Q-Learning | CQL | 通过压低分布外动作 Q 值学到价值下界的离线 RL 算法。 |
| 多智能体强化学习 | Multi-Agent Reinforcement Learning | MARL | 多个智能体在共享环境中同时学习的强化学习。 |
| 集中式训练分散式执行 | Centralized Training with Decentralized Execution | CTDE | 训练时用全局信息、执行时只用局部观测的多智能体范式。 |
| 独立近端策略优化 | Independent PPO | IPPO | 每个智能体用只看局部观测的价值函数独立运行 PPO(常配合参数共享)的多智能体方法。 |
| 多智能体近端策略优化 | Multi-Agent PPO | MAPPO | 策略只用局部观测、价值函数在训练时使用全局信息的多智能体 PPO。 |
| 模仿学习 | Imitation Learning | IL | 从专家示范中学习策略的方法。 |
| 行为克隆 | Behavior Cloning | BC | 把模仿学习当作监督学习,直接拟合专家的状态-动作对。 |
| 逆强化学习 | Inverse Reinforcement Learning | IRL | 从专家示范中推断奖励函数的方法。 |
| 生成对抗模仿学习 | Generative Adversarial Imitation Learning | GAIL | 用判别器区分专家与学生的状态—动作对,并以判别器输出作为奖励训练策略的模仿学习方法。 |
| 基于人类反馈的强化学习 | Reinforcement Learning from Human Feedback | RLHF | 用人类偏好训练奖励模型、再用强化学习优化语言模型的方法。 |
| 奖励模型 | Reward Model | RM | 从人类偏好数据中学习、为模型输出打分的网络。 |
| 直接偏好优化 | Direct Preference Optimization | DPO | 无需奖励模型、直接在偏好对上优化策略的对齐方法。 |
| 组相对策略优化 | Group Relative Policy Optimization | GRPO | 用同一问题多个回答的组内奖励归一化作为优势、省去价值网络的 PPO 变体。 |
| 基于可验证奖励的强化学习 | Reinforcement Learning with Verifiable Rewards | RLVR | 用答案正确性、单元测试等可自动验证的规则作为奖励的强化学习。 |
| 奖励欺骗 | Reward Hacking | — | 智能体利用奖励函数漏洞获得高奖励、却不符合设计者意图的行为。 |