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算法地图

价值方法学 QQ,策略方法学 π\pi,基于模型的方法学 PP 与 RR;在线 vs 离线、on-policy vs off-policy 是另外两个正交维度。本章给出全书各卷在这张地图上的位置。

RL 算法最自然的分类是问:它直接学习的是什么量?

  • 学价值 QQ(或 VV):解 Bellman 方程,策略从价值中贪心导出。表格情形是 Q-learning,深度情形是 DQN 家族(→ 第三卷)。赌注是"解方程比直接优化容易"。
  • 学策略 π\pi:直接对策略参数求梯度,价值只作为辅助(critic)。从 REINFORCE 到 PPO、SAC(→ 第四卷)。赌注是"参数化本身已经包含先验(如动作分布的形状)"。
  • 学环境 PP 与 RR(模型):先学环境怎么运作,再用模型规划或生成数据。Dyna、MCTS、Dreamer(→ 第五卷)。赌注是"模型提供了一种不可从轨迹直接得到的监督信号"。

三个方向不是对立的,而是可组合的:Actor-Critic 同时学 π\pi 与 VV;MuZero 同时学模型与价值;Dreamer 同时学模型、价值与策略。

On-policy vs off-policy:数据来自当前策略还是其他策略。

  • on-policy 方法(REINFORCE、A2C、PPO)只能用当前策略刚采的数据,旧数据一过期就必须扔掉——样本效率低,但训练稳定、偏差小。
  • off-policy 方法(Q-learning、DQN、SAC)可以复用旧数据或他人数据(回放缓冲、演示数据),样本效率高,但引入分布不匹配带来的偏差(致命三要素、重要性采样的方差)。

在线 vs 离线:能否与环境持续交互。在线 RL 边交互边学习;离线 RL 只有一个固定数据集,分布偏移成为核心困难(→ 第七卷)。离线是"更极端的 off-policy":数据来自完全不同的策略,且没有纠正的机会。

这两个维度与"学什么"正交:PPO 是 on-policy 的策略方法,SAC 是 off-policy 的策略方法,CQL 是离线的价值方法,Cal-QL 是离线的……组合出整张地图。

纯方法在教科书中,混合方法在实践中:

卷位置学什么数据
第一卷公共语言问题定义—
第二卷表格方法VV、QQ、模型精确或小规模采样
第三卷深度价值QQoff-policy
第四卷深度策略π\pi(+critic)on-policy 与 off-policy
第五卷模型与规划PP、RR模型生成 + 真实
第六卷探索内在奖励任何
第七卷离线与模仿固定数据离线
第八卷多智能体全部,多个学习者非平稳
第九卷RL 与 LLMπ\pi + 奖励模型on-policy 为主
第十卷分层与元学习结构任务分布
第十一卷工程与系统——
第十二卷应用全部领域约束
  • on/off-policy 决定能否复用旧数据
  • 基于模型与无模型的分界在于是否显式学习环境
  • 现代方法常是混合:Actor-Critic、MuZero、DreamerV3