OpenAI Gym學(xué)習(xí)(二):OpenAI Gym 安裝與使用

1. OpenAI Gym安裝

安裝

本人環(huán)境是Ubuntu16.04 + anaconda + Python3.6.2

git clone https://github.com/openai/gym
cd gym
sudo pip install -e .[all]

這里pip install -e .[all]是安裝所有的environment鸳慈,如果不想這么做可以pip install -e .安裝基本項(xiàng)潜索,之后手動(dòng)安裝所需要的environment。注意要使用管理員權(quán)限來安裝觅赊,否則會(huì)報(bào)錯(cuò)!

helloworld

安裝完成后贩汉,我們運(yùn)行一個(gè)小的demo驗(yàn)證是否順利安裝厕九,這里用CartPole-v0 下的1000幀驗(yàn)證:

import gym
env = gym.make('CartPole-v0')
env.reset()  #重置環(huán)境
for _ in range(1000):  #1000幀
    env.render()  #每一幀重新渲染環(huán)境
    env.step(env.action_space.sample()) # take a random action

運(yùn)行結(jié)果應(yīng)當(dāng)是這樣的:


正常來說我們應(yīng)當(dāng)在立桿滑出屏幕之前把環(huán)境停止掉,之后的會(huì)介紹剑逃。

如果想看看別的環(huán)境是什么樣子的,可以將CartPole-v0替換成MountainCar-v0, MsPacman-v0等官辽,這些環(huán)境都來自Env基類蛹磺。

可以查看OpenAI Gym所有環(huán)境的列表:

from gym import envs
print(envs.registry.all())

2. OpenAI Gym使用

Observation(觀察)

上面helloworld的例子中,action是隨機(jī)的同仆,如果想要在每個(gè)步驟中做出比采取隨機(jī)行動(dòng)更好的action萤捆,那么實(shí)際了解action對環(huán)境的影響可能會(huì)很好。

環(huán)境的step 函數(shù)返回需要的信息俗批,step 函數(shù)返回四個(gè)值observation俗或、reward、done岁忘、info辛慰,下面是具體信息:

  • observation (object):一個(gè)與環(huán)境相關(guān)的對象描述你觀察到的環(huán)境,如相機(jī)的像素信息臭觉,機(jī)器人的角速度和角加速度昆雀,棋盤游戲中的棋盤狀態(tài)。
  • reward (float):先前行為獲得的所有回報(bào)之和蝠筑,不同環(huán)境的計(jì)算方式不 一狞膘,但目標(biāo)總是增加自己的總回報(bào)。
  • done (boolean): 判斷是否到了重新設(shè)定(reset)環(huán)境什乙,大多數(shù)任務(wù)分為明確定義的episodes挽封,并且完成為True表示episode已終止。
  • info (dict):用于調(diào)試的診斷信息臣镣,有時(shí)也用于學(xué)習(xí)辅愿,但正式的評(píng)價(jià)不允許使用該信息進(jìn)行學(xué)習(xí)。 這是一個(gè)典型的agent-environment loop 的實(shí)現(xiàn)忆某。

每一個(gè)時(shí)間步長点待,Agent 都選擇一個(gè)action,Environment返回一個(gè)observation和reward弃舒。

下面這個(gè)示例通過調(diào)用reset來啟動(dòng)癞埠,它返回一個(gè)初始o(jì)bservation状原。 所以要改進(jìn)helloworld代碼的更恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ钱?dāng)done返回為True,終止當(dāng)前的episode:

import gym
env = gym.make('CartPole-v0')
for i_episode in range(20):
    observation = env.reset()
    for t in range(100):
        env.render()
        print(observation)
        action = env.action_space.sample()
        observation, reward, done, info = env.step(action)
        if done:
            print("Episode finished after {} timesteps".format(t+1))
            break

結(jié)果與之前不同的是每次立桿將要倒下去苗踪,環(huán)境重置颠区,并且每幀返回Observation也就是立桿位置的觀察信息。

這段代碼中通铲,每次done返回True(立桿將要倒下去的時(shí)候)重置環(huán)境毕莱,然后每一幀都返回Observation來監(jiān)視當(dāng)前模型。

Spaces(空間)

之前的示例都用了隨機(jī)action颅夺,那么這些action是如何表示的呢朋截?每個(gè)環(huán)境都帶有描述有效動(dòng)作和觀察結(jié)果的一級(jí)Space對象:

import gym
env = gym.make('CartPole-v0')
print(env.action_space)
#> Discrete(2)
print(env.observation_space)
#> Box(4,)

Discrete space 允許固定范圍的非負(fù)數(shù)。這個(gè)例子里碗啄,立桿的運(yùn)動(dòng)只有向左和向右质和,因此在這種情況下稳摄,有效的動(dòng)作是0或1. Box空間表示一個(gè)n維框稚字,這個(gè)示例中立桿在一個(gè)二維空間中,所以有效的觀察將是4個(gè)數(shù)字的數(shù)組厦酬。 也可以檢查Box的范圍:

print(env.observation_space.high)
#> array([ 2.4       ,         inf,  0.20943951,         inf])
print(env.observation_space.low)
#> array([-2.4       ,        -inf, -0.20943951,        -inf])

Box和Discrete是最常用的spaces胆描,可以從space進(jìn)行抽樣或檢查屬于它的內(nèi)容:

from gym import spaces
space = spaces.Discrete(8) # Set with 8 elements {0, 1, 2, ..., 7}
x = space.sample()
assert space.contains(x)
assert space.n == 8

很多環(huán)境中這些spaces數(shù)據(jù)并不是像這個(gè)簡單的示例這么直觀,不過只要你的模型足夠優(yōu)秀仗阅,自己沒必要試著解釋這些數(shù)據(jù)昌讲。

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