探索与利用(EE)常用策略

强化学习

表格型求解

按direclet分布随机

direclet分布式高维情况的beta分布。

下面介绍beta分布。

beta分布:以击棒球为例,根据某人的击球数据,估计其命中率\theta,取值范围[0,1],此时可以将这个人的命中率的概率分布视为beta分布,该分布的特性是,当击球次数较少时,\theta 的分布受其先验分布影响较大,随着击球次数的增加,方差减少(置信区间收窄),均值趋向于该人n次击球的准确率(后验概率)。

p(\theta | data ) = \frac{p(data|\theta)\cdot p(\theta)}{p(data)}
对上面公式的各个部分进行解释。

  • p(data|\theta):给定\theta,进行n次Bernoulli实验,产生数据data的概率分布,为二项分布。假设data为总共击球N词,命中Z次。
    p(data|\theta) = C^N_Z\theta^Z(1-\theta)^{N-Z} = \frac{beta(Z, N-Z)}{C_1}

  • p(\theta)\theta的先验分布
    p(\theta) = beta(\alpha,\beta) = \frac{\theta^\alpha(1-\theta)^\beta}{C_2}
    C_2 为归一化因子,即对分子按\theta 从0到1进行积分。\alpha,\beta的比例按统计的先验分布的均值来定,数值大小根据经验或者效果需要而定,理论上可以根据方差(置信区间)来确定
    k = \frac{E(\theta)\cdot(1-E(\theta))}{S^2} - 1, S为方差

    \alpha = E(\theta)\cdot k, \beta = (1-E(\theta))\cdot k

  • p(data) : 为归一化因子,即对分子按\theta 从0到1进行积分,在给定data时为常数,所以以下推导只考虑正比关系。

推导:
p(\theta | data ) = \frac{p(data|\theta) \cdot p(\theta)}{p(data)} = \frac{beta(Z, N-Z) \cdot beta(\alpha, \beta)}{C} = \frac{beta(\alpha+Z, \beta+N-Z)}{C}
结论:后验分布 p(\theta | data )与其先验分布p(\theta) 具有相同的形式,称之为共轭先验。

UCB(置信区间上界Upper Confidence Bound)

示例:

相比于贝叶斯平均/dirichlet随机,UCB方法是更乐观的估计。在CTR 预估的场景中,UCB方法会让新的item获得足够的曝光机会,直到置信区间收窄,UCB取值趋向到某个值。

以某广告的点击率为例。假设某广告点击率x为一个beta分布,假设取95%置信区间,则该广告的UCB得分为a,a为 \int^{1}_{a}{p(x)}{}dx = 5% 的解。(画一张图更直观)

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求解:

高斯分布的置信区间比较好求,beta分布的置信区间怎么求解?


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基于Q学习

基于policy

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参考

https://www.cs.bham.ac.uk/internal/courses/robotics/lectures/ucb1.pdf

https://blog.csdn.net/songyunli1111/article/details/83384738

李宏毅 强化学习
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