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同策略是什么?强化学习中只用当前策略的经验来学习

2026-11-053 分钟阅读百科
TL;DR同策略(On-Policy)是强化学习中的一类方法,用来收集经验的行为策略与正在学习和改进的目标策略是同一个,智能体只能用当前策略亲自产生的数据来更新自己,代表算法有 SARSA、A2C 和 PPO,与之相对的是可以利用旧经验和他人经验的异策略方法。

同策略(On-Policy),也译为在线策略,是强化学习中的一类学习方式。它的特点是:智能体用来与环境交互、收集经验的策略,和它正在学习、改进的策略,是同一个策略。也就是说,智能体只能从自己当前的行为方式所产生的经验中学习。与之相对的是异策略(Off-Policy),也叫离线策略或离策略。

两个“策略”

要理解同策略和异策略的区别,先要区分两个概念。行为策略:智能体实际用来选择动作、与环境交互的策略,它决定了智能体收集到什么样的经验。目标策略:智能体正在学习和优化的策略,也就是我们最终想要得到的那个策略。在同策略方法中,这两个策略是同一个;在异策略方法中,两者可以不同。

可以用学开车来打个比方:同策略就像自己亲自开车,根据自己开车的体验来改进自己的驾驶方式;异策略则像是除了自己开,还可以看别人开车的录像、回顾自己很久以前的驾驶记录,从这些经验中学习一种更好的开法。

典型的例子:SARSA 与 Q 学习

SARSA 是经典的同策略算法。它的名字来自更新时用到的五个元素:当前状态、当前动作、奖励、下一个状态、下一个动作。它在更新动作价值时,使用的是智能体在下一个状态中实际将要采取的动作。如果智能体按照 ε-贪婪的方式有时随机探索,SARSA 学到的价值就会把这种探索行为也考虑进去。

Q 学习则是经典的异策略算法:它在更新时,假设在下一个状态中会采取价值最高的那个动作,而不管智能体实际上采取了什么动作。所以它学到的是最优策略的价值,而行为上仍然可以随意地探索。

这个区别在“悬崖行走”的经典例子中表现得很明显:智能体要沿着一道悬崖的边缘走到终点,掉下悬崖会受到很大的惩罚。Q 学习会学到紧贴着悬崖边走的最短路线,因为它假设自己将来总会做出最优的选择;而 SARSA 会学到一条离悬崖稍远、更安全的路线,因为它考虑到了自己在探索时偶尔会随机迈错一步的可能。

优缺点

同策略方法的优点是训练比较稳定,理论上更容易分析,学到的策略与实际的行为是一致的。它的主要缺点是样本效率较低:每当策略更新之后,之前用旧策略收集的经验就“过时”了,原则上不能再直接使用,需要用新的策略重新收集数据。而异策略方法可以把过去的经验保存起来反复使用,比如深度 Q 网络中的经验回放,样本利用效率更高。

常见的同策略算法包括 SARSA、REINFORCE、A2C 和 A3C,以及 TRPO 和 PPO。其中 PPO 通过裁剪限制每次策略更新的幅度,允许用同一批数据进行几轮更新,在一定程度上缓解了样本效率低的问题。它被广泛用于大语言模型的人类反馈强化学习训练中。

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