ML 101
M14 · L01
الوحدة 14

التعلّم من الـ reward

مفيش dataset. مفيش labels. بس موقف، ومجموعة حاجات مسموح لك تعملها، ورقم بييجي بعدها يقولّك اللي عملته نجح قد إيه. ده النوع التالت من الـ Machine Learning: الـ reinforcement learning (التعلم المعزَّز).

01 / 13
ML 101
M14 · L01
وعد قديم

الدرس 1.2 قال كده

الدرس 1.2 سمّى الـ reinforcement learning «مختلف من الأساس عن الـ supervised والـ unsupervised learning» — وبعدين ركنه على جنب اتناشر وحدة. والوحدة 14 بتوفّي بالوعد ده.

المرجع
ساتون وبارتو، 2018
الجديد
صياغة، مش model
02 / 13
ML 101
M14 · L01
الـ loop

agent، وenvironment

الـ agent بيرصد state، وبيختار action، والـ environment بترد بـ reward وstate جاية. وبعدين الـ loop بتلف تاني. والتشغيلة الواحدة من البداية لـ terminal state هي episode.

خطوة واحدة
S_t \;\rightarrow\; A_t \;\rightarrow\; R_{t+1},\; S_{t+1}
03 / 13
ML 101
M14 · L01
الـ reward المتأخرة

الـ credit، عبر الزمن

النقلة اللي خسّرت الماتش ممكن تكون جت قبل الخسارة بأربعين نقلة. reward متأخرة بتاعة أنهي action قديم؟ الدرس 6.3 حل الـ credit assignment عبر الـ layers. ودي نفس المشكلة عبر الزمن.

الجزء الصعب
مفيش graph قابل للتفاضل تمشي وراه لورا — فيه سلسلة واحدة من اللي حصل
04 / 13
ML 101
M14 · L01
الفرق الأول

evaluative، مش instructive

الـ supervised learning بيتقال له الـ action الصح ياخده. أما الـ reinforcement learning فمبيتقالوش غير قيمة الـ action اللي خده — ومفيش أي حاجة خالص عن الأفعال اللي ماخدهاش. reward قيمتها 3 عمرها ما بتقول إذا كان 10 متاح.

النتيجة
الـ agent لازم يجرّب. الـ fit مش كفاية، لأن البدائل ماتقيّمتش أصلًا.
05 / 13
ML 101
M14 · L01
الفرق التاني — الأعمق

البيانات بتعتمد عليك

  • الـ policy بتقرّر أنهي states تتزار
  • وبالتالي بتقرّر أنهي خبرة تتلمّ
  • حسّن الـ policy وتوزيع البيانات بيتحرّك
  • non-stationary بحكم البنا — وبسبب الـ learner نفسه
  • منطقة متتزارش بتفضل غلط للأبد من غير ما حاجة تناقضها
06 / 13
ML 101
M14 · L01
أصغر مثال حقيقي

bandit بذراعين

الذراع A دفعت 1 و0 و1 → Q(A) = 0.67. والذراع B دفعت 0 مرة واحدة → Q(B) = 0. الـ agent الـ greedy بيختار A للأبد — وعمره ما بيعرف إن B في الحقيقة بتدفع 0.8. روبنز طرح المشكلة دي سنة 1952.

الـ action value
Q_t(a) = \frac{1}{N_t(a)} \sum_{i=1}^{N_t(a)} R_i
07 / 13
ML 101
M14 · L01
الحسابات

قيمة قديمة، وخطوة واحدة

مش محتاج خالص تخزّن كل reward. حرّك التقدير شوية في اتجاه الخطأ. وتقريبًا كل تحديث في الوحدة دي ليه الشكل ده — وحجم خطوة ثابت α مكان 1/n بيخلّيه يتابع دنيا بتتغيّر بدل كده.

المتوسط الـ incremental
Q_{n+1} = Q_n + \frac{1}{n}\left[ R_n - Q_n \right]
08 / 13
ML 101
M14 · L01
المعضلة

exploration ولا exploitation

إنك تستغل اللي تعرفه هو الطريق الوحيد تلمّ بيه reward دلوقتي. والـ exploration هو الطريق الوحيد لمعرفة أحسن تستغلها بعدين. وكل خطوة واحدة بتصرف الميزانية على واحد فيهم.

الـ ε-greedy
أحسن تقدير أغلب الوقت؛ وباحتمال ε اختار عشوائي. احتمال كل action بيفضل ≥ ε/k، فكل تقدير بيفضل يتصلّح.
09 / 13
ML 101
M14 · L01
الفشل الافتراضي

الـ reward hacking

مكنسة روبوت على سجادة أوضة قعاد جنب سلة زبالة مقلوبة، وحواليها زبالة متبعترة.
كافئ روبوت تنضيف على التراب اللي بيلمّه، ويمكن يقلب السلة عشان يلمّه تاني. الـ agent بيعظّم اللي إنت قسته، مش اللي إنت قصدته.

كافئ روبوت تنضيف على التراب اللي اتلمّ وممكن يقلب الصندوق عشان يلمّه تاني. وكافئ recommendation system على الكليكات وهيتعلّم أنهي عناوين أصعب تقاومها. الـ agent بيكبّر اللي إنت قِسته، مش اللي إنت قصدته.

ساتون وبارتو
الـ reward بتقول إيه اللي عايزه يتعمل، عمرها ما بتقول إزاي. والطريقة مكانها الـ initial policy أو القيم الابتدائية.
10 / 13
ML 101
M14 · L01
بيستاهل تكلفته فين

أربع أماكن حقيقية

  • الـ control — الروبوتات والطيران والتبريد والجدولة
  • الألعاب — قواعد مظبوطة وreward مفيهاش لبس وself-play
  • الـ recommendation — قرارات متسلسلة وfeedback evaluative
  • الـ human feedback — مقارنات من بني آدمين بدل reward مكتوبة (كريستيانو وزمايله، 2017؛ الدرس 9.3)
  • لازم التلات شروط يتحققوا كلهم، وإلا استخدم الـ supervised learning
11 / 13
ML 101
اختبار سريع

شوف إيه اللي ثبت

أربع أسئلة من الدرس ده. جاوب عشان تشوف السبب — الشرح بيظهر سواء جاوبت صح أو غلط. ونتيجتك مش بتتحفظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

12 / 13
ML 101
الخلاصة
مراجعة

اتعلّمت إيه

agent، وenvironment، وstate، وaction، وreward، وepisode. الـ feedback evaluative مش instructive — وتوزيع البيانات بيعتمد على الـ policy، ودي الفرق الأعمق. الـ reward متأخرة، فالـ credit assignment بيمتد عبر الزمن. والـ multi-armed bandit بيعزل الـ exploration عن الـ exploitation. والـ agent بيكبّر اللي إنت قِسته بالظبط.

الدرس خلص
الدرس 14.2: الـ Markov decision processes ←
13 / 13