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Q-Learning: aprender a agir de forma recompensadora

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Mai 28, 2023

Introdução ao Q-Learning
Q-Learning é um algoritmo de aprendizado de máquina que permite que um agente aprenda a tomar decisões em um ambiente incerto. Esse algoritmo foi desenvolvido na década de 1980 por Chris Watkins, pesquisador do departamento de ciência da computação da Universidade de Cambridge.

O Q-Learning é baseado em um modelo de aprendizado por reforço, no qual o agente aprende a tomar decisões com base nas recompensas que recebe do ambiente. O objetivo do agente é maximizar a soma das recompensas que recebe ao longo do tempo.

O Q-Learning usa uma função Q, chamada de função de valor, que atribui um valor a cada par estado-ação. Esse valor representa a soma das recompensas que o agente pode esperar receber no futuro se escolher aquela ação naquele estado particular.

O agente usa a função Q para tomar decisões. Em cada estado, o agente escolhe a ação que maximiza o valor da função Q. Esse processo é chamado de “escolha da ação ótima”.

Enquanto aprende, o agente atualiza a função Q com base nas recompensas que recebe do ambiente. O agente usa uma taxa de aprendizado, chamada alfa, para determinar quanto peso dar às novas informações em comparação com as informações já aprendidas.

A atualização da função Q é feita usando a equação de Bellman. Essa equação afirma que o valor da função Q de um estado depende do valor da função Q dos estados subsequentes e das recompensas que o agente recebe.

O Q-Learning é um algoritmo de aprendizado não supervisionado, o que significa que o agente aprende a tomar decisões sem a supervisão de um professor. O agente aprende explorando o ambiente e recebendo recompensas.

O Q-Learning tem sido usado em muitos campos, incluindo robótica, jogos e finanças. Na robótica, o Q-Learning tem sido usado para fazer os robôs aprenderem a navegar em ambientes desconhecidos. Nos jogos, o Q-Learning tem sido usado para fazer os computadores aprenderem a jogar jogos como gamão e pôquer. Em finanças, o Q-Learning tem sido usado para fazer previsões sobre os mercados financeiros.

Q-Learning tem algumas limitações. Primeiro, o agente deve explorar o ambiente para aprender. Isso pode ser demorado e caro em termos de recursos. Em segundo lugar, o agente pode ficar preso em um mínimo local, ou seja, uma situação em que o agente não consegue encontrar a solução ótima porque está preso em uma solução subótima.

Em conclusão, o Q-Learning é um algoritmo de aprendizado de máquina que permite que um agente aprenda a tomar decisões em um ambiente incerto. O agente usa uma função Q para tomar decisões e atualiza a função Q com base nas recompensas que recebe do ambiente. O Q-Learning tem sido usado em muitos campos, incluindo robótica, jogos e finanças. No entanto, possui algumas limitações, como a necessidade de explorar o ambiente para aprender e o risco de ficar preso a um mínimo local.

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