优化蒙特卡洛算法笔记1

 
from kaiwu_agent.utils.common_func import create_cls, attached
 
 
SampleData = create_cls("SampleData", state=None, action=None, reward=None)
 
 
ObsData = create_cls("ObsData", feature=None)
 
 
ActData = create_cls("ActData", act=None)
 
 
@attached
def observation_process(raw_obs):
    # 默认仅使用位置信息作为特征, 如进行额外特征处理, 则需要对算法的Policy结构, predict, exploit, learn进行相应的改动
    # pos = int(raw_obs[0])
    # treasure_status = [int(item) for item in raw_obs[-10:]]
    # state = 1024 * pos + sum([treasure_status[i] * (2**i) for i in range(10)])
    # return ObsData(feature=int(state))
 
    return ObsData(feature=int(raw_obs[0]))
 
 
@attached
def action_process(act_data):
    return act_data.act
 
 
@attached
def sample_process(list_game_data):
    return [SampleData(**i.__dict__) for i in list_game_data]
 
 
def reward_shaping(frame_no, score, terminated, truncated, obs):
    reward = 0
 
    # Using the environment's score as the reward
    # 奖励1. 使用环境的得分作为奖励
    reward += score
 
    # Penalty for the number of steps
    # 奖励2. 步数惩罚
    if not terminated:
        reward += -1
 
    # The reward for being close to the finish line
    # 奖励3. 靠近终点的奖励:
 
    # The reward for being close to the treasure chest (considering only the nearest one)
    # 奖励4. 靠近宝箱的奖励(只考虑最近的那个宝箱)
 
    return reward

这是一段我在实现特征处理和样本处理的代码，接下来将完善和优化它

优化算法可以从几个方面入手：特征工程，设计回报，模型架构(卷积神经网络），选择优化器，算法剪枝等等。

1.补充reward回报

 
def reward_shaping(frame_no, score, terminated, truncated, obs, config=REWARDS_CONFIG):
    reward = 0
 
    # 使用环境的得分作为奖励
    reward += score * config['score_weight']
 
    # 步数惩罚
    if not terminated:
        reward += config['step_penalty_weight']
 
    # 靠近终点的奖励，假设终点的位置是100
    distance_to_finish = 100 - obs[0] if obs[0] < 100 else 0
    reward += distance_to_finish * config['close_to_finish_bonus']
 
    # 靠近宝箱的奖励，假设宝箱位置存储在obs的最后几个元素中
    treasure_positions = obs[-10:]  # 假设最后10个元素是宝箱位置
    if treasure_positions:  # 确保有宝箱位置数据
        closest_treasure_distance = min(treasure_positions, key=lambda pos: abs(pos - obs[0]))
        reward += (1 / abs(obs[0] - closest_treasure_distance)) * config['close_to_treasure_bonus']
 
    return reward

2.特征工程的优化

1. 特征选择：你目前使用的位置信息作为特征。考虑是否需要加入其他信息，比如速度、加速度、与目标的距离等，来提供更丰富的环境状态表示。

2. 特征转换：考虑使用非线性变换来增强模型的表达能力，例如对特征进行对数变换、平方或开方等。

3. 特征组合：尝试组合不同的特征来形成新的特征，例如，将位置和速度组合起来可能表示智能体的移动方向。

4. 特征缩放：如果使用梯度下降算法，确保特征在一个合适的范围内，以避免数值稳定性问题。

5. 特征归一化：将特征缩放到0到1之间或均值为0，标准差为1，以加快学习速度并提高模型性能。

6. 特征编码：如果特征中包含类别数据，考虑使用独热编码或标签编码。

7. 特征重要性评估：使用特征重要性分析来识别哪些特征对模型预测最为重要，这可以帮助去除冗余特征。

8. 动态特征：考虑环境状态随时间变化的特性，可以设计一些基于时间序列的特征。

9. 环境交互特征：考虑智能体与环境的交互，例如智能体的行为对环境的影响。

10. 奖励塑形：你已经实现了奖励塑形，但可以进一步优化，比如根据智能体的行为或环境状态动态调整奖励权重。

# 特征转换函数：归一化
def normalize_feature(feature):
    return (feature - np.min(feature)) / (np.max(feature) - np.min(feature))
 
# 特征组合示例：位置和速度的组合
def combine_features(position, velocity):
    return np.array([position, velocity])

今日就先优化那么点。