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状态价值(State values) 定义 状态价值是强化学习中的核心概念,用于衡量Agent从某个状态出发、遵循特定策略后所能获得的期望回报。 数学表达为: \[ v_\pi(s) = \mathbb{E}[G_t | S_t = s] \tag{1}\] 其中: \(v_\pi(s)\) :状态 \(s\) 的状态价值函数(state-value function) 或者简称为 状态价值(state value); \(\pi\) :智能体遵循的策略; \(G_t = R_{t+1} + \gamma R_{t+2} + \gamma^2 R_{t+3} + \dots\) :从当前时间步 \(t\) 开始的折扣回报; \(\gamma \in (0, 1)\) :折扣因子,用于平衡即时奖励和未来奖励。 状态价值的特点 依赖于状态 \(s\) :状态价值是条件期望,条件是智能体从状态 \(s\) 开始。 依赖于策略 \(\pi\) :不同策略会生成不同的轨迹,从而影响状态价值。 与时间步无关 :状态价值是一个固定值,与当前时间步 \(t\) 无关。 代表一个状态的价值。...
引言 强化学习中,找到最优策略是核心目标。本文详细介绍三种能够找到最优策略的基础算法: 价值迭代、策略迭代和截断策略迭代 。这些算法属于动态规划范畴,需要系统模型,是后续无模型强化学习算法的重要基础。 在强化学习的发展路线中,这些算法处于"基础工具"到"算法/方法"的过渡阶段,是从"有模型"到"无模型"学习的重要桥梁。 价值迭代(Value iteration) 价值迭代算法 基于收缩映射定理求解贝尔曼最优方程 。其核心迭代公式为: \[\begin{equation}v_{k+1} = \max_{\pi \in \Pi} (r_\pi + \gamma P_\pi v_k), k = 0, 1, 2, ...\tag{1}\end{equation}\] 根据收缩映射定理,当 \(k \to \infty\) 时, \(v_k\) 和 \(\pi_k\) 分别收敛到最优状态值和最优策略。 每次迭代包含两个步骤: 策略更新步骤 (policy update step) :找到能解决以下优化问题的策略 \[\pi_{k+1} = \arg\max_\pi (r_\pi +...
基础概念 Grid-Word Example 环境描述 :网格世界是一个直观的二维环境,包含: 白色格子 :可通行区域。 橙色格子 :禁止进入的区域(禁区)。 目标格子 :代理需要到达的目标位置。 任务目标 : 找到一条“好的”策略,使代理从任意初始位置到达目标格子。 策略应避免进入禁区、碰撞边界或走不必要的弯路。 什么是强化学习:依据策略执行动作-感知状态-得到奖励 所谓强化学习(Reinforcement Learning,简称RL),是指基于智能体在复杂、不确定的环境中最大化它能获得的奖励,从而达到自主决策的目的。 a computational approach to learning whereby an agent tries to maximize the total amount of reward it receives while interacting with a complex and uncertain environment 经典的强化学习模型可以总结为下图的形式(你可以理解为任何强化学习都包含这几个基本部分:智能体、行为、环境、状态、奖励):...
💡 GRPO相比PPO主要优势: 1. 训练更稳定 引入 KL 散度惩罚项,有效控制策略更新的幅度,避免策略崩溃,提高训练的稳定性 GRPO用组内相对优势替代value model,消除了value估计误差 通过组内归一化,自动消除reward scale和bias的影响 实验中发现GRPO的advantage方差比PPO小30%左右,训练崩溃率更低 2. 工程更简单 只需要1-2个模型(policy + reference),而PPO需要4个 显存占用减少50%以上,训练速度提升2-3倍 超参数更少,更容易调优 3. 相对奖励机制 通过对同一输入生成的多个输出进行比较,GRPO 能够更稳定地估计优势函数,减少了训练过程中的方差 背景 GRPO是 DeepSeek-Math model中提出的对PPO方法的改进策略: 强化学习(RL)在提升模型数学推理能力方面被证明是有效的 传统PPO算法需要较大训练资源 GRPO作为PPO的变体被提出,可以更高效地优化模型 PPO Vs GRPO PPO回顾 PPO的目标函数为: \[\begin{aligned}J_{PPO}(\theta) =...
k1.5—CoT强化训练 概述 Kimi k1.5采用了一种简化而有效的强化学习框架,其核心在于长上下文扩展和改进的策略优化方法,而不依赖于更复杂的技术如蒙特卡洛树搜索、价值函数和过程奖励模型。 问题设定 给定训练数据集 \(D = \{(x_i, y^*_i)\}_{i=1}^n\) ,其中包含问题 \(x_i\) 和对应的真实答案 \(y^*_i\) ,目标是训练一个策略模型 \(\pi_\theta\) 来准确解决测试问题。在复杂推理场景中,思维链(CoT)方法提出使用一系列中间步骤 \(z = (z_1, z_2, ..., z_m)\) 来连接问题 \(x\) 和答案 \(y\) ,每个 \(z_i\) 是解决问题的重要中间步骤。 当解决问题 \(x\) 时,思维 \(z_t \sim \pi_\theta(\cdot|x, z_1, ..., z_{t-1})\) 被自回归采样,最终答案 \(y \sim \pi_\theta(\cdot|x, z_1, ..., z_m)\) 。 强化学习目标 基于真实答案 \(y^*\) ,分配一个值 \(r(x, y, y^*)...
引言与背景 随机逼近(Stochastic Approximation)是一类用于求解寻根或优化问题的随机迭代算法,其特点是不需要知道目标函数或其导数的表达式。 随机逼近的核心优势在于: 能够处理带有随机噪声的观测数据 不需要目标函数的解析表达式 可以在线学习,每获得一个新样本就更新估计值 均值估计问题 考虑一个随机变量 \(X\) ,其取值来自有限集合 \(\mathcal{X}\) 。我们的目标是估计 \(E[X]\) 。假设我们有一个独立同分布的样本序列 \(\{x_i\}_{i=1}^n\) ,那么 \(X\) 的期望值可以近似为: \[E[X] \approx \bar{x} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n x_i\] 非增量方法与增量方法 非增量方法 :先收集所有样本,然后计算平均值。缺点是如果样本数量很大,可能需要等待很长时间。 增量方法 :定义 \[w_{k+1} = \frac{1}{k}\sum_{i=1}^k x_i, k = 1, 2, ...\] 可以推导出递归公式: \[{w}_{k + 1} =...
Hough Voting 本文的标题是Deep Hough Voting,先来说一下Hough Voting。 用Hough变换检测直线大家想必都听过:对于一条直线,可以使用 \((r,θ)\) 两个参数进行描述,那么对于图像中的一点,过这个点的直线有很多条,可以生成一系列的 \((r,θ)\) ,在参数平面内就是一条曲线,也就是说,一个点对应着参数平面内的一个曲线。那如果有很多个点,则会在参数平面内生成很多曲线。那么,如果这些点是能构成一条直线的,那么这条直线的参数 \((r,θ)\) 就在每条曲线中都存在,所以看起来就像是多条曲线相交在 \((r,θ)\) 。可以用多条曲线投票的方式来看,其他点都是很少的票数,而 \((r,θ)\) 则票数很多,所以直线的参数就是 \((r,θ)\) 。 所以Hough变换的思想就是在于,在参数空间内进行投票,投票得数高的就是要得到的值。 文中提到的Hough Voting如下: A traditional Hough voting 2D detector comprises an offline and an online step....
三维深度学习简介 多视角(multi-view):通过多视角二维图片组合为三维物体,此方法将传统CNN应用于多张二维视角的图片,特征被view pooling procedure聚合起来形成三维物体; 体素(volumetric):通过将物体表现为空间中的体素进行类似于二维的三维卷积(例如,卷积核大小为5x5x5),是规律化的并且易于类比二维的,但同时因为多了一个维度出来,时间和空间复杂度都非常高,目前已经不是主流的方法了; 点云(point clouds):直接将三维点云抛入网络进行训练,数据量小。主要任务有分类、分割以及大场景下语义分割; 非欧式(manifold,graph):在流形或图的结构上进行卷积,三维点云可以表现为mesh结构,可以通过点对之间临接关系表现为图的结构。 点云的特性 无序性...
概括 这篇文章将卷积比较自然地拓展到点云的情形,思路很赞! 文章的主要创新点:“weight function”和“density function”,并能实现translation-invariance和permutation-invariance,可以实现层级化特征提取,而且能自然推广到其deconvolution的情形实现分割,在二维CIFAR-10图像分类任务中精度堪比CNN(表明能够充分近似卷积网络),达到了SOTA的性能。 缺点:每个kernel都需要由“kernel function”生成,而“kernel function”实质上是一个CNN网络,计算量比较大。 思想 察觉到:二维卷积中pixel的相对centroid位置与kernel vector的生成方式有关。 以二维卷积为例说明一下如何将卷积拓展到点云。这里只考虑使用一个kernel在一个location的一次卷积操作。 对于二维图像,我们可以将图像的pixels看作是一个点,那么图像就是整齐排列的点阵。每个point都有维度为 \(C_{in}\)...
SigLIP 概述 CLIP自提出以来在zero-shot分类、跨模态搜索、多模态对齐等多个领域得到广泛应用。得益于其令人惊叹的能力,激起了研究者广泛的关注和优化。 目前对CLIP的优化主要可以分为两大类: 其一是如何降低CLIP的训练成本; 其二是如何提升CLIP的performance。 对于第一类优化任务的常见思路有3种。 优化训练架构,如 LiT 通过freezen image encoder,单独训练text encoder来进行text 和image的对齐来加速训练; 减少训练token,如 FLIP 通过引入视觉mask,通过只计算非mask区域的视觉表征来实现加速(MAE中的思路) 优化目标函数,如 CatLIP 将caption转为class label,用分类任务来代替对比学习任务来实现加速。 对于第二类提升CLIP的performance最常用和有效的手段就是数据治理,即构建高质量、大规模、高多样性的图文数据,典型的工作如:DFN。 SigLIP这篇paper 提出用sigmoid...
BLIP 论文名称 :BLIP: Bootstrapping Language-Image Pre-training for Unified Vision-Language Understanding and Generation (ICML 2022) 论文地址: https://arxiv.org/pdf/2201.12086.pdf 代码地址: https://github.com/salesforce/BLIP 官方解读博客: https://blog.salesforceairesearch.com/blip-bootstrapping-language-image-pretraining/ 背景和动机 视觉语言训练 (Vision-Language Pre-training, VLP) 最近在各种多模态下游任务上取得了巨大的成功。然而,现有方法有两个主要限制: 模型层面: 大多数现有的预训练模型仅在基于理解的任务或者基于生成的任务方面表现出色,很少有可以兼顾的模型。比如,基于编码器的模型,像 CLIP,ALBEF 不能直接转移到文本生成任务...
CLIP算法原理 CLIP 不预先定义图像和文本标签类别,直接利用从互联网爬取的 400 million 个image-text pair 进行图文匹配任务的训练,并将其成功迁移应用于30个现存的计算机视觉分类。简单的说,CLIP 无需利用 ImageNet 的数据和标签进行训练,就可以达到 ResNet50 在 ImageNet数据集上有监督训练的结果,所以叫做 Zero-shot。 CLIP(contrastive language-image pre-training)主要的贡献就是 利用无监督的文本信息,作为监督信号来学习视觉特征 。 CLIP 作者先是回顾了并总结了和上述相关的两条表征学习路线: 构建image和text的联系,比如利用已有的image-text pair数据集,从text中学习image的表征; 获取更多的数据(不要求高质量,也不要求full...