具体描述
本书共有19章，分为六大部分，详细介绍了强化学习中各领域的基本理论和新进展，内容包括：MDP、动态规划、蒙特卡罗方法、批处理强化学习、TD学习、Q学习、策略迭代的小二乘法、迁移学习、贝叶斯强化学习、、一阶逻辑MDP、层次式强化学习、演化计算、预测性定义状态表示、去中心化的部分可观察MDP、博弈论和多学习器强化学习等内容，并阐述强化学习与心理和神经科学、游戏领域、机器人领域的关系和应用，后提出未来发展趋势及研究热点问题，有助于年轻的研究者了解整个强化学习领域，发现新的研究方向。本书适合作为高等院校机器学习相关课程的参考书，也可作为人工智能领域从业技术人员的参考用书。
作者简介
马可·威宁（Marco Wiering）在荷兰格罗宁根大学人工智能系工作，他发表过各种强化学习主题的文章，研究领域包括强化学习、机器学习、深度学习、目标识别、文本学习，进化计算、机器人等。
马丁·范·奥特罗（Martijn van Otterlo）是荷兰奈梅亨大学认知人工智能小组的一员。主要研究领域是强化学习在环境中的知识表示。
目录信息
译者序
序言
前言
作者清单
第一部分 绪论
第1章 强化学习和马尔可夫决策过程 2
1.1 简介 2
1.2 时序决策 3
1.2.1 接近时序决策 4
1.2.2 在线学习与离线学习 4
1.2.3 贡献分配 5
1.2.4 探索–运用的平衡 5
1.2.5 反馈、目标和性能 5
1.2.6 表达 6
1.3 正式的框架 6
1.3.1 马尔可夫决策过程 7
1.3.2 策略 9
1.3.3 最优准则和减量 9
1.4 价值函数和贝尔曼方程 10
1.5 求解马尔可夫决策过程 12
1.6 动态规划：基于模型的解决方案 13
1.6.1 基本的动态规划算法 13
1.6.2 高效的动态规划算法 17
1.7 强化学习：无模型的解决方案 19
1.7.1 时序差分学习 20
1.7.2 蒙特卡罗方法 23
1.7.3 高效的探索和价值更新 24
1.8 总结 27
参考文献 27
第二部分 高效的解决方案框架
第2章 批处理强化学习 32
2.1 简介 32
2.2 批处理强化学习问题 33
2.2.1 批处理学习问题 33
2.2.2 增长批处理学习问题 34
2.3 批处理强化学习算法的基础 34
2.4 批处理强化学习算法 37
2.4.1 基于核的近似动态规划 37
2.4.2 拟合Q迭代 39
2.4.3 基于最小二乘的策略迭代 40
2.4.4 识别批处理算法 41
2.5 批处理强化学习理论 42
2.6 批处理强化学习的实现 43
2.6.1 神经拟合Q迭代 44
2.6.2 控制应用中的神经拟合Q迭代算法 45
2.6.3 面向多学习器的批处理强化学习 46
2.6.4 深度拟合Q迭代 48
2.6.5 应用／发展趋势 49
2.7 总结 50
参考文献 50
第3章 策略迭代的最小二乘法 53
3.1 简介 53
3.2 预备知识：经典策略迭代算法 54
3.3 近似策略评估的最小二乘法 55
3.3.1 主要原则和分类 55
3.3.2 线性情况下和矩阵形式的方程 57
3.3.3 无模型算法的实现 60
3.3.4 参考文献 62
3.4 策略迭代的在线最小二乘法 63
3.5 例子：car-on-the-hill 64
3.6 性能保障 66
3.6.1 渐近收敛性和保证 66
3.6.2 有限样本的保证 68
3.7 延伸阅读 73
参考文献 74
第4章 学习和使用模型 78
4.1 简介 78
4.2 什么是模型 79
4.3 规划 80
4.4 联合模型和规划 82
4.5 样本复杂度 84
4.6 分解域 86
4.7 探索 88
4.8 连续域 91
4.9 实证比较 93
4.10 扩展 95
4.11 总结 96
参考文献 97
第5章 强化学习中的迁移：框架和概观 101
5.1 简介 101
5.2 强化学习迁移的框架和分类 102
5.2.1 迁移框架 102
5.2.2 分类 104
5.3 固定状态–动作空间中从源到目标迁移的方法 108
5.3.1 问题形式化 108
5.3.2 表示迁移 109
5.3.3 参数迁移 110
5.4 固定状态–动作空间中跨多任务迁移的方法 111
5.4.1 问题形式化 111
5.4.2 实例迁移 111
5.4.3 表示迁移 112
5.4.4 参数迁移 113
5.5 不同状态–动作空间中从源到目标任务迁移的方法 114
5.5.1 问题形式化 114
5.5.2 实例迁移 115
5.5.3 表示迁移 115
5.5.4 参数迁移 116
5.6 总结和开放性问题 116
参考文献 117
第6章 探索的样本复杂度边界 122
6.1 简介 122
6.2 预备知识 123
6.3 形式化探索效率 124
6.3.1 探索的样本复杂度和PAC-MDP 124
6.3.2 遗憾最小化 125
6.3.3 平均损失 127
6.3.4 贝叶斯框架 127
6.4 通用PAC-MDP定理 128
6.5 基于模型的方法 130
6.5.1 Rmax 130
6.5.2 Rmax的泛化 132
6.6 无模型方法 138
6.7 总结 141
参考文献 141
第三部分 建设性的表征方向
第7章 连续状态和动作空间中的强化学习 146
7.1 简介 146
7.1.1 连续域中的马尔可夫决策过程 147
7.1.2 求解连续MDP的方法 148
7.2 函数逼近 149
7.2.1 线性函数逼近 150
7.2.2 非线性函数逼近 153
7.2.3 更新参数 154
7.3 近似强化学习 157
7.3.1 数值逼近 157
7.3.2 策略逼近 162
7.4 双极车杆实验 168
7.5 总结 171
参考文献 171
第8章 综述：求解一阶逻辑马尔可夫决策过程 179
8.1 关系世界中的顺序决策简介 179
8.1.1 马尔可夫决策过程：代表性和可扩展性 180
8.1.2 简短的历史和与其他领域的联系 181
8.2 用面向对象和关系扩展马尔可夫决策过程 183
8.2.1 关系表示与逻辑归纳 183
8.2.2 关系型马尔可夫决策过程 184
8.2.3 抽象问题和求解 184
8.3 基于模型的解决方案 186
8.3.1 贝尔曼备份的结构 186
8.3.2 确切的基于模型的算法 187
8.3.3 基于近似模型的算法 190
8.4 无模型的解决方案 192
8.4.1 固定泛化的价值函数学习 192
8.4.2 带自适应泛化的价值函数 193
8.4.3 基于策略的求解技巧 196
8.5 模型、层级、偏置 198
8.6 现在的发展 201
8.7 总结和展望 203
参考文献 204
第9章 层次式技术 213
9.1 简介 213
9.2 背景 215
9.2.1 抽象动作 215
9.2.2 半马尔可夫决策问题 216
9.2.3 结构 217
9.2.4 状态抽象 218
9.2.5 价值函数分解 219
9.2.6 优化 220
9.3 层次式强化学习技术 220
9.3.1 选项 221
9.3.2 HAMQ学习 222
9.3.3 MAXQ 223
9.4 学习结构 226
9.5 相关工作和当前研究 228
9.6 总结 230
参考文献 230
第10章 针对强化学习的演化计算 235
10.1 简介 235
10.2 神经演化 237
10.3 TWEANN 239
10.3.1 挑战 239
10.3.2 NEAT 240
10.4 混合方法 241
10.4.1 演化函数近似 242
10.4.2 XCS 243
10.5 协同演化 245
10.5.1 合作式协同演化 245
10.5.2 竞争式协同演化 246
10.6 生成和发展系统 247
10.7 在线方法 249
10.7.1 基于模型的技术 249
10.7.2 在线演化计算 250
10.8 总结 251
参考文献 251
第四部分 概率模型
第11章 贝叶斯强化学习 260
11.1 简介 260
11.2 无模型贝叶斯强化学习 261
11.2.1 基于价值函数的算法 261
11.2.2 策略梯度算法 264
11.2.3 演员–评论家算法 266
11.3 基于模型的贝叶斯强化学习 268
11.3.1 由POMDP表述的贝叶斯强化学习 268
11.3.2 通过动态规划的贝叶斯强化学习 269
11.3.3 近似在线算法 271
11.3.4 贝叶斯多任务强化学习 272
11.3.5 集成先验知识 273
11.4 有限样本分析和复杂度问题 274
11.5 总结和讨论 275
参考文献 275
第12章 部分可观察的马尔可夫决策过程 279
12.1 简介 279
12.2 部分可观察环境中的决策 280
12.2.1 POMDP模型 280
12.2.2 连续和结构化的表达 281
12.2.3 优化决策记忆 282
12.2.4 策略和价值函数 284
12.3 基于模型的技术 285
12.3.1 基于MDP的启发式解决方案 285
12.3.2 POMDP的值迭代 286
12.3.3 确切的值迭代 288
12.3.4 基于点的值迭代方法 290
12.3.5 其他近似求解方法 291
12.4 无先验模型的决策 292
12.4.1 无记忆技术 292
12.4.2 学习内部记忆 292
12.5 近期研究趋势 294
参考文献 295
第13章 预测性定义状态表示 300
13.1 简介 300
13.1.1 状态是什么 301
13.1.2 哪一个状态表示 301
13.1.3 为什么使用预测性定义模型 302
13.2 PSR 303
13.2.1 历史及测试 303
13.2.2 测试的预测 304
13.2.3 系统动态向量 304
13.2.4 系统动态矩阵 305
13.2.5 充分的数据集 305
13.2.6 状态 306
13.2.7 更新状态 306
13.2.8 线性PSR 307
13.2.9 线性PSR与POMDP的关联 307
13.2.10 线性PSR的理论结果 308
13.3 PSR模型学习 308
13.3.1 发现问题 308
13.3.2 学习问题 309
13.3.3 估计系统动态矩阵 309
13.4 规划与PSR 309
13.5 PSR的扩展 310
13.6 其他具有预测性定义状态的模型 311
13.6.1 可观测算子模型 311
13.6.2 预测线性高斯模型 312
13.6.3 时序差分网络 312
13.6.4 分集自动机 312
13.6.5 指数族PSR 313
13.6.6 转换PSR 313
13.7 总结 313
参考文献 314
第14章 博弈论和多学习器强化学习 317
14.1 简介 317
14.2 重复博弈 319
14.2.1 博弈论 319
14.2.2 重复博弈中的强化学习 322
14.3 顺序博弈 325
14.3.1 马尔可夫博弈 326
14.3.2 马尔可夫博弈中的强化学习 327
14.4 在多学习器系统中的稀疏交互 330
14.4.1 多等级学习 330
14.4.2 协调学习与稀疏交互 331
14.5 延伸阅读 334
参考文献 334
第15章 去中心化的部分可观察马尔可夫决策过程 338
15.1 简介 338
15.2 Dec-POMDP框架 339
15.3 历史状态与策略 340
15.3.1 历史状态 341
15.3.2 策略 341
15.3.3 策略的结构 342
15.3.4 联合策略的质量 343
15.4 有限域的Dec-POMDP的解决方案 344
15.4.1 穷举搜索和Dec-POMDP复杂性 344
15.4.2 交替最大化 344
15.4.3 Dec-POMDP的最优价值函数 345
15.4.4 前推法：启发式搜索 348
15.4.5 后推法：动态规划 350
15.4.6 其他有限域的方法 353
15.5 延伸阅读 353
15.5.1 一般化和特殊问题 353
15.5.2 有限Dec-POMDP 354
15.5.3 强化学习 355
15.5.4 通信 356
参考文献 356
第五部分 其他应用领域
第16章 强化学习与心理和神经科学之间的关系 364
16.1 简介 364
16.2 经典（巴甫洛夫）条件反射 365
16.2.1 行为 365
16.2.2 理论 366
16.2.3 小结和其他注意事项 367
16.3 操作性（工具性）条件反射 368
16.3.1 动作 368
16.3.2 理论 369
16.3.3 基于模型的控制与无模型的控制 370
16.3.4 小结和其他注意事项 371
16.4 多巴胺 371
16.4.1 多巴胺作为奖励预测误差 372
16.4.2 多巴胺的强化信号的作用 372
16.4.3 小结和其他注意事项 373
16.5 基底神经节 373
16.5.1 基底神经节概述 374
16.5.2 纹状体的神经活动 374
16.5.3 皮质基神经节丘脑循环 375
16.5.4 小结和其他注意事项 377
16.6 总结 378
参考文献 378
第17章 游戏领域的强化学习 387
17.1 简介 387
17.1.1 目标和结构 387
17.1.2 范围 388
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
这本书的编排方式非常巧妙，特别是其中关于“探索与利用的权衡”这一章节，让我受益匪浅。作者并没有直接给出最优解，而是通过深入浅出的语言，引导读者思考在未知环境中，是应该大胆尝试新的可能性（探索），还是应该坚持已经证明有效的策略（利用）。书中列举了大量现实生活中的例子，比如我们第一次去一个陌生的城市，是应该随意走走发现新景点，还是应该按照地图的指示去最著名的景点？作者通过对不同策略的利弊分析，让我们深刻理解到，一个优秀的智能体，必须在这两者之间找到一个精妙的平衡点。我尤其喜欢书中关于“ε-greedy”策略的讲解，虽然简单，但却直观地展示了如何通过引入一定的随机性来避免陷入局部最优。这让我意识到，在学习和决策过程中，适度的“冒险”往往是通往更大成功的必经之路，也让我对自身在日常生活中的决策方式有了新的反思。
一本厚重的书摆在桌上，封面简洁大气，是《强化学习/智能科学与技术丛书》这本。我翻开它，首先映入眼帘的是序言，作者用一种娓娓道来的方式，勾勒出智能科学的宏伟蓝图，以及强化学习在其中扮演的关键角色。尽管我尚未深入阅读具体章节，但从作者对智能体如何通过与环境交互、试错来学习的描绘，我仿佛看到了一个初生的生命，在探索世界、认识自我的过程中，不断修正行为，最终成长为一个有智慧的个体。这种学习机制，与人类的学习过程有着惊人的相似之处，不禁让我对书中将要揭示的奥秘充满了期待。作者在序言中还提到了强化学习在机器人、自动驾驶、游戏AI等领域的广泛应用，这些鲜活的例子，让我对理论的落地充满信心，也更加渴望理解背后的原理。总而言之，序言给我留下了一种“大道至简，却又博大精深”的初步印象，仿佛预示着一场智慧的盛宴即将展开。
最近翻阅《强化学习/智能科学与技术丛书》，其中关于“策略梯度”的内容，让我有一种醍醐灌顶的感觉。作者以一种全新的视角，直接探讨如何优化智能体的“行为策略”本身，而不是仅仅依赖于价值函数。这种方法，就像是直接教授一个人如何“行动”，而不是只告诉他“这样做有好结果”。我特别喜欢书中对于“梯度下降”在策略优化中的应用的讲解，它让我明白了，即便是复杂的策略，也可以通过逐步调整参数，朝着更好的方向不断改进。作者还用了一个非常形象的比喻：就像一个射箭运动员，他会根据每次射箭的结果，微调自己的姿势和力度，以期下一次射得更准。这种直接优化的方式，让我看到了强化学习在处理高维、连续动作空间问题时的巨大潜力。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的引导，让我开始从一个更加主动和优化的角度去思考问题。
我一直对人工智能如何“思考”感到好奇，而《强化学习/智能科学与技术丛书》中的“价值函数”部分，可以说是满足了我的这份好奇。书中将价值函数比作智能体对未来收益的“预估”，它不仅考虑了当前的即时奖励，更重要的是，它包含了对未来一系列动作所能带来的长期收益的预测。作者通过一系列精心设计的图表和案例，清晰地展示了如何计算和更新价值函数，以及它在指导智能体决策中的核心作用。我非常欣赏书中对于“贝尔曼方程”的讲解，虽然数学公式看起来有些吓人，但作者的解释却非常到位，让我理解了价值函数是如何通过迭代和更新，不断逼近真实的最优价值的。读到这里，我仿佛看到了智能体大脑中的“计算过程”，它不再是简单的指令执行，而是充满了对未来收益的权衡和优化，这让我对强化学习的强大之处有了更深刻的认识。
我最近刚读完《强化学习/智能科学与技术丛书》中的一部分，其中关于“信用分配问题”的论述，令我印象最为深刻。书中详细阐述了在强化学习过程中，如何将奖励信号有效地分配给一系列的动作，尤其是那些对最终奖励贡献较大的“关键动作”，这是一项极具挑战性的任务。作者用一系列生动的比喻，比如侦探破案，需要将线索与最终的真相联系起来，又或是音乐家演奏，需要将每个音符的演奏与最终的乐曲完美结合，来解释这个复杂的问题。我特别赞赏书中对于不同信用分配算法的详细比较和分析，例如TD学习、蒙特卡洛方法等，作者不仅清晰地解释了它们的原理，还通过数学公式和伪代码的形式，让我们能够更深入地理解它们的运作机制。读到这里，我感觉自己仿佛获得了一种新的思维方式，能够更加敏锐地捕捉事物之间的因果联系，并从中学习和优化。
但凡用一点点心都不会翻译成这个样子，真是忽悠人，真的是太烂了，浪费钱。
此译者应该拉去枪毙十次；
名义译者是：赵地、刘莹、邓仰东、苏统华、欧阳建权，一帮中科院大学、清华和哈工大的博导教授。实际译者是：垃圾自动翻译软件和一帮本科生。 这本译作是中国强化学习界的耻辱，纯粹制造垃圾和骗钱，给一星评价太高。
但凡用一点点心都不会翻译成这个样子，真是忽悠人，真的是太烂了，浪费钱。
此译者应该拉去枪毙十次；
