I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n ( I J R A)   Vo l.   7 ,  No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 8 ,   p p .   3 9 ~ 47   I SS N:  2089 - 4 8 5 6 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r a . v7 i 1 . pp 39 - 47          39       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JR A /in d ex   An Ac tor - cri tic  A lg o rith m  Using  C ro ss  Ev a lua tion o f  Va lue  Funct io ns       H ui Wa ng ,  P eng   Z ha ng ,  Q u a n L iu     S c h o o l  o f   Co m p u ter S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   S o o c h o w   Un iv e rsity ,   S u z h o u ,   Jia n g su ,  C h i n a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   4 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   1 1 ,   2 0 1 8       In   o r d e r  to   o v e rc o m e   th e   d if f icu lt y   o f   lea rn in g   a   g lo b a l  o p ti m a l  p o l ic y   c a u se d   b y   m a x i m iz a ti o n   b ias   in   a   c o n ti n u o u s  sp a c e ,   a n   a c to r - c rit ic  a lg o rit h m   f o r   c ro ss   e v a lu a ti o n   o f   d o u b le  v a lu e   f u n c ti o n   is  p r o p o se d .   T w o   in d e p e n d e n t   v a lu e   f u n c ti o n s  m a k e   th e   c rit iq u e   c lo se r  to   th e   re a l  v a lu e   f u n c ti o n .   A n d   th e   a c to r  is  g u id e d   b y   a   c ro ss o v e r  f u n c ti o n   to   c h o o se   it s  o p ti m a l  a c ti o n s.  Cro ss   e v a lu a ti o n   o f   v a l u e   f u n c ti o n s  a v o id s  t h e   p o l icy   ji tt e r  p h e n o m e n o n   b e h a v e d   b y   g re e d y   o p ti m iza ti o n   m e th o d s   i n   c o n ti n u o u s  s p a c e s.  T h e   a lg o rit h m   is  m o re   ro b u st  th a n   CA CLA   le a rn in g   a lg o rit h m ,   a n d   th e   e x p e rim e n tal  re s u lt s  sh o w  th a t  o u r  a lg o rit h m   is  sm o o th e r  a n d   t h e   sta b i li ty   o f   p o li c y   is   im p ro v e d   o b v io u sly   u n d e r  th e   c o n d i ti o n   th a t  th e   c o m p u tatio n   re m a i n s  a lm o st   u n c h a n g e d .   K ey w o r d :   A cto r - cr itic   C o n ti n u o u s   s p ac es   C r o s s   ev a lu atio n   R ein f o r ce m e n t le ar n in g   Co p y rig h t  ©   201 8   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    All  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Qu a n g   L i u ,     Sch o o l o f   C o m p u ter   Scie n ce   a n d   T ec h n o lo g y ,   So o ch o w   U n i v er s it y ,     No .   1   Sh izi  Stre et,   Su z h o u ,   J ia n g s u   2 1 5 0 0 0 ,   C h in a   E m ail: q u a n li u @ s u d a. ed u . cn       1.   I NT RO D UCT I O N   T em p o r al  d if f er e n ce   alg o r it h m   i n   r ein f o r ce m e n t  lear n in g   ( R L )   u s u all y   u s es  a  m a x i m izi n g   o p er atio n   to   s o lv e  t h e  o p ti m al   p o lic y .   W h eth er   t h e  o f f - p o lic y   Q - lea r n in g   o r   in - p o lic y   S AR S A ,   t h e  m ax i m iz a tio n   i s   r eq u ir ed   to   f in d   t h e   o p ti m al  a ctio n   o f   t h e  c u r r en t  s tate,   a n d   b ased   o n   th i s   ac tio n ,   alg o r it h m e s   co n tin u o u s l y   u p d ate  th e  s tate - ac tio n   v al u e  f u n ctio n s .   T h e   v alu e  f u n ctio n s   ca lcu lated   al w a y s   h av e  s o m e  d ev iatio n s ,   w h ic h   ar e  u s u all y   r e f er r ed   to   as  th e  m a x i m izatio n   b ias.   I n   s o m e  s p ec ial  cir c u m s ta n ce s ,   t h ese  d ev iat io n s   m a y   s er io u s l y   a f f ec t t h e  l ea r n in g   e f f icie n c y   o f   th e  a g en t.   T h e  m ax i m izatio n   b ias  m a y   s h i f t  t h e  lear n i n g   g o als,  m a k in g   t h e  p o lic y   ca lc u latio n   f all   i n to   a  lo ca l   o p tim a l.  T h e  p o lic y   lear n ed   at   th i s   ti m e  is   o p ti m al  i n   t h e  ad j ac en t  p o lic y   s p ac e,   b u t   it  i s   n o t  th e   o p ti m al  in   th e   en tire   p o lic y   s p ac e.   T h e  lo ca l   o p ti m al  p o lic y   o cc u r s   b ec au s e  th e  a g e n t  d o es  n o t  ad eq u ate l y   ac ce s s   t h e  s tate   an d   ac tio n   s p ac e,   a n d   ca n   n o t  ac cu m u late  e n o u g h   s a m p le  d ata  r elate d   to   th e   o p ti m al   p o lic y .   I n   a   lear n in g   en v ir o n m e n t  o f   lar g e - s ca le  co n ti n u o u s   s ta te  s p ac e  o r   ac tio n   s p ac e,   r ein f o r ce m e n t  lear n in g   alg o r ith m   n ee d s   to   av o id   th e  i m p r o p er   o p tim izati o n   g u id an ce   w h ich   m a y   p r ese n t  an   i n co r r ec t  d ir ec tio n   ab o u t  th e  o p ti m al  p o lic y .   I n   s u ch   s it u atio n ,   th e  m a x i m izatio n   b ias  s h o w s   an   o b v i o u s   s id e  e f f ec t.   A t  t h e  s a m e   ti m e,   t h e  lear n in g   alg o r ith m   i n   a  co n tin u o u s   s p ac e  is   m o r e  li k el y   to   p r o d u ce   cu r s e  o f   d i m en s io n al it y ,   w h ich   m a k es  t h e   ex lo r atio n   ti m e  in   b o th   p o lic y   an d   s tate  s p ac e  r is e  alo n g   t h e  ex p o n en t ial  cu r v e.   T h e  o p tim izatio n   o f   th e  f u n ctio n   ap p r o x i m a to r   is   a  c o m m o n   w a y   to   b r ea k   th e   cu r s e  o f   d i m en s io n al it y   i n   co n t in u o u s   s p ac e.   A   li n ea r   ap p r o x i m ati o n   w a s   f ir s t  u s ed   b y   Sa m u e l  to   i m p le m e n t  a n   ar tif icial   ch ec k er   p la y er   [ 1 ] .   Su tto n   co m b i n ed   t h e   te m p r al   d if f er e n ce   lear n i n g   m eth o d   e n h a n ce d   b y   eli g ib le   tr aj ec to r y   w it h   a   lin ea r   f u n c t io n   ap p r o x i m ato r ,   an d   u s es  th e  g r ad ien t  d escen t  m et h o d   to   s o l v e  th e  ap p r o x i m ate   v alu e  f u n c tio n s   [ 2 ] .   E n g e l  u s ed   Gau s s ia n   p r o ce s s   to   m o d el  th e  v al u e  f u n ctio n ,   an d   p r o p o s ed   a  tem p o r al  d if f er e n ce   r ein f o r ce m e n t  lear n in g   m et h o d   w ith   Ga u s s ia n   p r o ce s s   [ 3 ] .   T h eir   w o r k   d e m o n s tr ates  th at  o p ti m ized   f u n ctio n   ap p r o x i m ato r s   ca n   ac h iev e  e x ce lle n t e x p er i m e n tal  r esu lt s   in   co n ti n u o u s   s tate  an d   ac tio n   s p ac e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   I J R A ,  Vo l.  7 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 8 :   39   –   47   40   T h e  ac to r - cr itic  ap p r o ac h   [ 4 ]   co m b i n es  t h e  ad v a n ta g es  o f   t h e  v al u e  f u n ctio n   m e th o d   an d   th e  p o lic y   s ea r ch   m et h o d ,   w h il e  s to r in g   b o th   v alu e  f u n ctio n s   an d   p o licies.  W h en   t h e  ag e n t  s elec t s   an   ac tio n ,   it  o n l y   n ee d s   to   s elec t  it  b ased   o n   t h e  s to r ed   p o licy   w i th o u t  k n o w i n g   o f   t h e  v al u e  f u n ctio n .   W h en   an   i m m ed iate   r e w ar d   is   o b tai n ed   f r o m   t h e  e n v ir o n m e n t,  t h e  a g e n t  u p d ates  th e   v a l u e  f u n c tio n   a n d   m ai n tai n s   t h e  c u r r en tl y   s to r ed   p o licy   b ased   o n   th e  c h a n g e  o f   th e  v al u e  f u n c tio n .     I n   t h e  co n ti n u o u s   s tate   an d   ac t io n   s p ac e,   th e   ac to r   cr itic  m et h o d   ca n   av o id   t h e   co n v er g e n c e  to   a  lo ca l   o p tim a l  b y   u s i n g   o n l y   t h e  v al u e  f u n ctio n ,   a n d   also   s o l v e  t h e  lar g er   esti m atio n   b ias  p r o b le m   i n   m o s t  p o lic y   s ea r ch   m e th o d s   [ 5 , 6 ] .   I n   r ec e n t  y ea r s ,   t h e  u s e  o f   ac to r   cr itic  m eth o d s   to   s o l v e  r ein f o r m e n t  lear n i n g   p r o b lem s   in   co n ti n u o u s   s p ac e  h as b ec o m e  a  r esear ch   h o ts p o t.   Su tto n   p r o p o s ed   a  m et h o d   o f   ap p ly in g   f u n cti o n   ap p r o x i m a tio n   to   p o lic y   g r ad ien ts ,   w h ic h   d ep en d s   o n   a  d ed icate d   ac tio n   r ep r esen tatio n [ 7 ] .   T h e  m eth o d   f ir s t   i n tr o d u ce s   a   p o lic y   v al u e  f u n ct io n ,   an d   d e f i n es  th e   o b j ec tiv e  o f   co n ti n u o u s   s p ac e  r ein f o r ce m en t  lear n in g   a s   t h e  m a x i m izatio n   o f   p o lic y   v al u e  f u n ct io n .   P eter s   ap p lied   th e  n atu r al  g r ad ien t  m et h o d   to   f u n ctio n   ap p r o x i m atio n .   He  co m b in ed   t h e  te m p o r al  d if f er en ce   w i th   least  s q u ar e s   alg o r it h m   in   r ei n f o r ce m en t  lear n i n g ,   a n d   d esi g n ed   n atu r al  ac to r - cr itic  ( N AC )   alg o r it h m   [ 8 , 9 ] .   Hass elt   u s ed   t h e  ac tio n   d if f er e n ce   to   i m p r o v e  p o lic y   p ar a m e ter s   to   ev a lu ate   t h e  p r o s   an d   c o n s   o f   ac tio n s ,   a n d   p r o p o s ed   a   co n tin u o u s   ac to r - c r itic le ar n in g   a u to m ato n   ( C AC L A )   [ 10 ].   W ier s tr a  ap p lied   th e  n at u r al  g r ad ien t  m et h o d   an d   t h e  e v o lu tio n ar y   p o lic y   m e th o d   to   t h e  p o lic y   u p d ate,   an d   p r o p o s ed   th e  n a tu r al  e v o lu t io n ar y   s tr ate g ie s   ( NE S)  [ 1 1 , 1 2 ] .   B u s o n i u   u s e d   cr o s s   e n tr o p y   to   o p tim ize  t h e  p ar a m e ter s   o f   t h e  b asis   f u n ctio n s ,   a n d   p r o p o s ed   a  cr o s s - en tr o p y   o p ti m izati o n   m eth o d   [ 1 3 , 1 4 ] .   Ma r tin   u s ed   t h e  k - n ea r est  n ei g h b o r   class if icatio n   to   d is cr et i ze   th e  s p ac e,   an d   p r o p o s ed   a  te m p o r al  d if f er e n ce   alg o r ith m   b ased   o n   k - n ea r e s t  n eig h b o r   class i f icatio n   [ 15 ] .   L ill icr ap   u s ed   a  p o licy   g r ad ien t  to   s tu d y   th e  d ee p   r ein f o r ce m en t  lear n in g   p r o b lem   an d   p r o p o s ed   a   d ee p   d eter m i n is t ic  p o lic y   g r ad ien t  al g o r ith m   [ 16 ].   Gu   u s ed   a   m o d el  lear n i n g   m et h o d   to   i m p r o v e  th e  co n v er g e n ce   r ate  in   co n ti n u o u s   s p ac e,   an d   p r o p o s ed   a  co n tin u o u s   s p ac e  d ee p   Q - lear n in g   alg o r i th m   b ased   o n   m o d el  ac ce ler atio n   [ 17 ] .   Kh am a s s i  ap p lied   th e  m eta - lear n in g   m et h o d   to   th e  e x p lo r atio n   o f   th e  p ar a m eter e s   i n   co n ti n u o u s   s p ac es,  a n d   p r o p o s ed   an   ac to r - cr itic  lear n in g   m et h o d   b ased   o n   m e ta - lear n i n g   [ 1 8 ].       2.   A CT O R - CR I T I C  M E T H O D   A cc o r d in g   to   th e  s elec tio n   o f   ac tio n s ,   r ein f o r ce m en t  lear n in g   m et h o d   ca n   b e  d iv id ed   in to   th r ee   ca teg o r ies:   ac to r - o n l y ,   cr itic - o n l y   a n d   a cto r - cr itic.  T h e  a cto r - o n l y   m eth o d   d o es  n o t  esti m ate  t h e  v alu e   f u n ctio n .   Ag en t   f o llo w s   it s   cu r r en t  p o lic y   to   i n ter ac t  t h e  e n v ir o n m en t.  T h e  i m m ed iate  r e w ar d   aq u air ed   f r o m   th e  en v ir o m e n t i s   u s ed   d ir ec tly   to   o p ti m ize  cu r r en t p o lic y .     T h e  cr itic - o n l y   ap p r o ac h   d o e s   n o t   n ee d   to   m a in ta in   a  p o lic y .   T h e  p o lic y   is   ca lcu lated   f r o m   t h e   cu r r en t  v a lu e  f u n ctio n   b y   in ter ac tin g   w ith   t h e  en v ir o n m en t.  T h e  cu r r en t  v al u e  f u n ct io n   is   co n ti n u all y   o p tim ized   u s in g   t h e  r e w ar d   o b tain ed .   Un li k e  ac to r - o n l y   an d   th e  cr it ic - o n l y   ap p r o ac h e s ,   th e  ac to r - cr itic   ap p r o ac h   co n s is t s   o f   b o th   th e   ac to r   an d   t h e  cr it ic,   w h ic h   n ee d   to   m ai n tai n   v al u e  f u n c tio n s   an d   p o lic y   at   th e   s a m e  ti m e.   T h e  ac to r   u s ed   to   s elec t  ac tio n s ,   an d   th e  cr itic  c an   co m m en t  o n   th e  s elec ted   ac tio n   g o o d   o r   b a d .   T h e  w a y   t h at  ac to r s   ch o o s e  ac tio n s   is   n o t  b ased   o n   th e  cu r r en t  v al u e  f u n ctio n ,   b u t  t h eir   o w n   p o lic y .   C r itics '   co m m e n t s   g en er all y   tak e   th e   f o r m   o f   te m p r o al  d if f er e n ce   e r r o r s ,   w h ich   is   ca lcu lated   f r o m   t h e  c u r r en t   v a lu e   f u n ctio n .   T h e  te m p o r al  d if f er e n ce   er r o r   is   th e  o n l y   o u tp u t   o f   th e  cr itic  a n d   d r iv es  a ll  t h e  le ar n in g   b et w ee n   t h e  ac to r   an d   th e  cr itic [ 1 9 ,   2 0 ] .   T h e  ac to r 's alg o r it h m   s tr u ct u r e  i s   s h o w n   i n   Fi g u r e  1 .           Fig u r e  1 .   T h e  f r am e w o r k   o f   ac to r - cr itic  m et h o d       E n v i r o n m en t V a l u e  F u n c t i o n P o l i c y A c t o r s t a t e r e w a r d a c t i o n c r i t i c T e m p o r a l   D i f f e r e n c e   E r r o r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A   I SS N:  2089 - 4856       A n   A cto r - crit ic  A lg o r ith m  Usi n g   C r o s s   E va lu a tio n   o f V a lu e  …   ( Hu i  W a n g )   41   T h e  tr ad itio n al  ac to r - cr itic  ap p r o ac h   is   u s ed   in   d i s cr ete  s tat e  an d   ac tio n   s p ac es.  T h e  ac to r   s elec ts   a   p er f o r m in g   ac tio n   i n   t h e  cu r r en t  s tate  b ased   o n   a  lo o k u p   tab le.   T h e  lo o k u p   tab le  s to r es  th e  co r r esp o n d in g   p r ef er en ce   , p x u   f o r   ea ch   s tate  ac ti o n   p air .   , xu   r ep r esen t   s tate  a n d   ac tio n .   A cc o r d in g   p r ef er e n ce p ,   t h e   s elec tio n   p r o b ab ilit y   o f   ea c h   ac tio n   ca n   b e  co m p u ted   u n d er   th e  cu r r e n t  s tate.   T h e  ac tio n   s elec tio n   m et h o d   is   Gib b s   s o f t m ax .   A s   s h o w n   in   E q u atio n   1 .     ( , ) ,' ' , p x u p x u uU e h x u e   ( 1 )     C r itic  u s es  te m p o r al  d if f er e n c e  er r o r   to   c o m m e n t  o n   t h e  q u alit y   o f   ac tio n s .   On ce   t h e  cr iti c  g ets  t h e   ac tio n ,   t h e  te m p o r al  d if f er en c e  er r o r   is   ca lcu lated   f r o m   th e  v alu e   f u n ctio n .   T h e  te m p o r al  d if f er en ce   er r o r   is   ca lcu lated   w it h   eq u atio n   ( 2 ) .  V is   s ta te  v a lu e  f u n c tio n , [0 , 1 )   is   a  d is co u n t   an d r r ep r esen ts   an   i m m ed iate  r e w o r d .     11 ( ) ( ) t t t t r V x V x     ( 2 )     P r ef er en ce   p   ca n   b e  u p d ated   iter ativ el y   w it h   eq u atio n   ( 3 ) . is   a  s tep   f ac to r .     ( , ) ( , ) t t t t t p x u p x u     ( 3 )       3.   C RO SS   E VALU AT I O N  O F   VALU E   F UNC T I O NS   I n   te m p o r al  d if f er en ce   al g o r it h m ,   t h e  g r ee d y   m e th o d ,   w h ic h   d ep en d s   o n   th e  m a x i m izi n g   o p er atio n ,   is   u s ed   f o r   s elec ti n g   ac tio n s .   B ec au s e  o f   t h e  m ax i m iza tio n   b ias,  a  p ar t  o f   v al u e  f u n ct io n   w ill  b e  o v er - ev alu a ted   an d   b e  ea s il y   a f f ec ted   b y   t h e  lac k   o f   ex p lo r atio n   o f   t h e  en v ir o n m e n t.  T h is   m ak e s   t h e  lear n i n g   p o licy   o f ten   tr ap   in to   a  lo ca l  o p tim al.   I n   p ar ticu lar ,   f o r   th e  o f f - p o lic y   Q - lear n i n g   alg o r i th m ,   it s   ev al u atio n   p o licy   n e v er   e x p lo r es,  s o   it  i s   ea s ier   to   f all   i n to   a  lo ca l  o p ti m al  p o lic y   [ 2 1 ] .   E x p lo r atio n   ca n   r ed u ce   t h e  m ax i m izatio n   b ias,  b u t  t h e  o v er all  ef f icie n c y   is   lo w .   T h e  ad o p tio n   o f   m u l tip le  cr o s s   ev al u ated   v alu e  f u n ctio n s   f o r   te m p o r al  d if f er e n ce   lear n i n g   ca n   d ec r ea s e  th e  m ax i m izat io n   b ias [ 2 2 ].   I n   s h o r t,  cr o s s - e v alu a tio n   v al u e  f u n ct io n   u s u all y   u s es  t w o   s ets   o f   v a lu e   f u n ctio n s   f o r   te m p o r al   d if f er e n ce   lear n i n g .   Un l ik e  t h e  u s u al  te m p o r al  d if f er e n ce   al g o r ith m ,   th er e  ar e  t w o   p er f o r m er s   i n   th e  le ar n i n g   p r o ce s s ,   w it h   t w o   s et s   o f   i n d e p en d en t  ev a lu at io n   f u n ctio n s .   W h en   u s i n g   th e  ac t io n   s ta te  v alu e  f u n ctio n ,   t h e  ev alu a tio n   f u n ctio n s   ar e  1 Qu   an d   2 Qu , ac tio n   uU ( s et  o f   ac tio n s ) .   Fo r   ea ch   e v alu a tio n   f u n c tio n 1 Qu ,   th e  o p ti m al  ac tio n   i s   ca lcu lat ed   w it h   eq u atio n   ( 4 ) .     1 * m a x u u Q u   ( 4 )     I n   an o t h er   ev al u atio n   f u n ct io n 2 Qu ,   it  is   n ee d ed   to   ch ec k   th e  o p ti m al  ac tio n   o b tain ed   b y 1 Qu .   T h e  ev alu atio n   f o llo w s   eq u ati o n   ( 5 ) .     2 2 1 * m a x u Q u Q Q u   ( 5 )     W h en   co n d itio n   2 ** E Q u q u     is   s atis f ied , th e  esti m a tio n   is   u n b ia s ed .   qu   r ep r esen ts   th e  tr u e   v alu e  f u n c tio n .   T h e  s a m e  m e t h o d   is   u s ed   to   cr o s s   ex a m in a ti o n   th e  f ir s t  s et  o f   ac tio n   s tate  v alu e  f u n c tio n .   T h e  ca lcu latio n   f o llo w s   eq u atio n   ( 6 ) .     1 1 2 * m a x u Q u Q Q u   ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   I J R A ,  Vo l.  7 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 8 :   39   –   47   42   Ag e n t  s elec t  ac tio n s   b ased   o n   t w o   in ter t w i n ed   ev a lu atio n   f u n ctio n s   1 Q an d 2 Q .   Mo s t   o cc asi o n s 12 Q u Q u   is   u s ed   to   r ep lace   cu r r en t  v al u e  f u n ct io n s .   T em p o r al  d if f er e n ce   lear n i n g   m eth o d   lik e  th is   i s   th e  cr o s s   ev al u atio n   f u n ctio n   ap p r o ac h .   Usi n g   t h is   m et h o d   f o r   ev al u atio n   o f   th e  o p ti m al  ac tio n ,   o n l y   o n e   o f   th e  ev al u atio n   f u n ctio n s   is   u p d ated   at  ea ch   ti m e  s tep ,   an d   th e  ac tio n   ev al u ated   b y   an o th er   ev alu a ti o n   f u n ctio n   is   an   i m p o r tan t  lear n in g   p ar am eter .   T h is   m e th o d   ad d ed   o n e  m o r e  ev a lu at io n   f u n ctio n   an d   r eq u ir es  m o r e   s to r ag e.   B u t  th e  co m p u tat io n a l  co m p le x it y   r e m ai n s   al m o s t  s a m e  as  t h e  n o n - cr o s s   ev al u at io n   ap p r o ac h .   T h e  n e w   lear n in g   al g o r ith m   s till   s a tis f ies  t h e  g r ee d y   p r in cip le,   a n d   th e  s elec t io n   o f   ac tio n s   is   r el ated   to   th e  o p ti m a l  ac tio n   in   t h e  ev a lu at io n   p o lic y .     T h e  u p d ate  o f   v alu e  f u n ctio n   is   co n s tr ai n ed   b y   an o t h er   v al u e  f u n ctio n .   I f   o n e  o f   th e  v alu e   f u n ctio n s   ev alu a tes  t h e  er r o r   d u e  to   th e  m ax i m izatio n   b ia s ,   th e  n e x t  s t ate - ac tio n   p air   in   a n o th er   s e t  o f   ev al u atio n s   w i ll   co r r ec t  th e  d ev iatio n .   I n   th is   w a y ,   an o t h er   s et  o f   ev al u atio n   v al u e s   w ill  al s o   p u s h   t h e  cu r r en t  v al u e  f u n ctio n   o u t  o f   th e  lo ca l  o p ti m al  s tate,   r ed u cin g   th e  m a x i m izat io n   b ias  w h ile  co n t in u i n g l y   s elec tin g   th e  o p ti m al  ac tio n .   T h is   m et h o d   is   p ar ticu lar l y   e f f ec tiv e  i n   en v ir o n m e n ts   w h er e  lo ca l o p tim al  p o licies ar e  p r o n e  to   o cc u r .       4.   AN  ACTOR - CR I T I C  A L G O RIT H M   B AS E D  O N  CRO SS   E VA L UA T I O N  O F   VA L UE   F UNCTI O N S ( DVCA C)   T h e  tr ad itio n al  cr o s s   ev al u at io n   o f   v a lu e  f u n ct io n   al g o r ith m   co n s tr u cts  t w o   s ets  o f   e v alu a tio n   f u n ctio n s .   B y   ad j u s ti n g   th e  u p d ate  eq u atio n ,   th e s e  t w o   ev al u atio n   f u n ctio n s   ca n   r es tr ain   ea ch   o th er ,   s o   th at  t h e   p o licy   co m p u ted   is   b alan ce d .   T h is   m eth o d   ca n   r ed u ce   th e  m ax i m izatio n   b ias  an d   m a k e  t h e  p o lic y   g et  o u t  o f   th e  lo ca l  o p tim al  f a s ter ,   an d   s p ee d   u p   th e  co n v er g en ce   o f   th e  alg o r ith m   [ 2 ] .   T h e   cr o s s   ev alu a tio n   o f   v al u e   f u n ctio n   al g o r ith m   ca n   b e  u s e d   in   ac tio n - cr itic  alg o r it h m   i n   co n ti n u o u s   s p ac e,   f o r   r ed u cin g   t h e  p o s s ib ili t y   o f   lo ca l o p tim al  s it u atio n s .   I n   s o lv i n g   r ein f o r ce m en t  lear n in g   p r o b lem s ,   th e  s ta te  v a lu e  f u n ctio n   o r   th e  s tate  ac t io n   v al u e   f u n ctio n   i s   u s ed   to   e v al u ate  t h e  p o licies.  Usi n g   t h e  s tate  v al u e  f u n ctio n   ca n   r ed u ce   th e   a m o u n t  o f   s to r ag e  a n d   co m p u tatio n   r eq u ir ed   f o r   p ar am eter   u p d ate s ,   b u t  t h e  ca lcu latio n   o f   t h e  c u r r en t  o p ti m a l  ac t io n   is   s ig n i f ica n tl y   in cr ea s ed .   I n   th e  ac to r - cr itic  alg o r ith m ,   t h e  o p ti m al  ac tio n   is   o b tain ed   d ir ec tl y   th r o u g h   th e  cu r r en t  ca ch e d   p o licy ,   an d   n o   m o r e  v alu e  f u n ctio n   is   n ee d ed   to   co m p u te  it,  s o   in   ac to r - cr iti c  alg o r ith m   i n   a  co n tin u o u s   s p ac e,   cu r r en t p o lic y   i s   ev al u ated   b y   u s i n g   th e  s tate  v al u e  f u n ctio n   w it h   le s s   s to r a g e  ca p ac it y .   I n   co n ti n u o u s   s p ac e,   s tate - v al u ed   f u n ctio n s   ar e  ap p r o x i m ate d   b y   lin ea r   f u n ct io n s .   T h e  r ep r esen tat io n   m et h o d   is   s h o w n   i n   eq u atio n ( 7 ) .     T V x x     ( 7 )     An d   th e  u p d atin g   o f   t h e  p o lic y   p ar am eter   is   s h o w n   in   eq u atio n ( 8 ) .     =+ x   ( 8 )     T h e  v alu e  f u n ctio n   r elatio n s h ip   b et w ee n   th e  c u r r en t  s tat e  an d   th e  n e x t  s tate  is   p as s ed   b y   th e  te m p o r al  d if f er en ce   er r o r .   T h e  er r o r   in   t h e  co n ti n u o u s   s p ac e  is   s h o w n   in   eq u atio n ( 9 ) .      TT ' r x x   ( 9 )     W h en   a   s et  o f   v al u e  f u n ctio n s   is   u p d ated ,   an o th er   v al u e  f u n c tio n   i s   u s ed   as   a  s tan d ar d   to   ev alu ate  t h e   v alu e  f u n c tio n   u p d ated ,   to   p r e v en t  i t  f r o m   g etti n g   in to   a  lo ca l  o p tim a l  b ec au s e  o f   t h e  m ax i m izatio n   b ias.  T h e  m et h o d   f o r   u p d atin g   t h e  te m p o r al  d if f er en ce   o f   t h e  f ir s t set  o f   v al u e  f u n cti o n s   is   s h o w n   in   eq u atio n ( 10 ) .     TT 21 ' r x x   ( 10 )       r ep r esen ts   th e  p o licy   p ar a m et er   co r r esp o n d in g   to   th e  f ir s t  s e t  o f   v alu e  f u n c tio n s .   r ep r esen ts   th e  s ec o n d   o n e.   I n   eq u atio n ( 10 ) ,   th e  v al u e  f u n ctio n   o f   th e  n e x t  s ta te  is   co m p u ted   b y   t h e  s ec o n d   s et  o f   e v alu at io n   v al u es,   an d   th e   v a lu e   f u n ctio n   o f   t h e  c u r r en t  s tate  i s   co m p u ted   b y   t h e  f ir s t set   o f   e v al u atio n   v alu e s ,   s o   t h at  t h e  f ir s t   s et   o f   v al u e  f u n ctio n s   w i ll  b e  af f ec ted   b y   t h e  s ec o n d   o n e  w h e n   th e y   ar e  u p d ated .   Si m ilar ly ,   t h e  te m p o r al  d if f er en ce   eq u a tio n ( 11 )   ca n   b e  u p d ated   u s in g   t h e  s ec o n d   s et  o f   v al u e  f u n ctio n s .   1 θ 2 θ Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A   I SS N:  2089 - 4856       A n   A cto r - crit ic  A lg o r ith m  Usi n g   C r o s s   E va lu a tio n   o f V a lu e  …   ( Hu i  W a n g )   43   TT 12 ' r x x   ( 11 )     I n   th e  d is cr ete  s p ac e,   d o u b le  Q - lear n in g   s elec ts   ac tio n s   b ased   o n   t w o   s ets  o f   ev al u ati o n   v al u e   f u n ctio n s .   T h e  co m m o n   ap p r o ac h   is   to   u s e  12 Q u Q u   in s tead   o f   th e  o r ig i n al  v al u e  f u n ctio n   f o r   ac tio n   s elec tio n .   Ho w e v er ,   th is   m et h o d   is   n o t  p r ac tical  f o r   th e  ac t o r - cr itic  alg o r it h m .   I n   d i s cr et e  s p ac e,   th e  p o lic y   ca n   b e  o b tain ed   th r o u g h   t h e  s t ate  v alu e  f u n ctio n .   B u t  it  is   d if f ic u lt  to   s o lv e  t h e  o p ti m al  ac t io n   in   a  co n ti n u o u s   s p ac e  o n l y   d ep en d in g   o n   t h e  s tate  v al u e  f u n ctio n .   T h e  p o licy   o f   t h e  ac to r - cr itic  alg o r ith m   is   s to r ed   d ir ec tl y   w it h o u t  a n y   ca lc u latio n   o f   th e  v al u e   f u n ctio n .   T y p icall y ,   a  p o licy   is   r an d o m l y   s elec ted .   An d   th en   ag en t  w ill  u p d ate  th e  co r r esp o n d in g   s et  o f   v alu e   f u n ctio n s   ac co r d in g   to   th e  s e l ec ted   p o licy .   T h is   m et h o d   n o t  o n l y   en s u r es  t h at  t h e  alg o r ith m   lear n s   ac co r d in g   to   th e  f r a m e w o r k   o f   t h e  ac to r - cr itic,  b u t  also   r ed u ce s   th e  d eg r ee   o f   th e  m a x i m izatio n   b ias.  T h e  s p ec if ic  ac to r - cr itic a lg o r ith m   b ased   o n   th e  c r o s s   ev al u atio n   v al u e  f u n c tio n   is   s h o w n   i n   alg o r it h m   1 .     Alg o rit h m   1 .   A n   ac to r - cr itic a lg o r ith m   b ased   o n   cr o s s   ev a lu atio n   o f   v a lu e  f u n ctio n s     1 .   in itializatio n : p ar a m eter s   o f   v al u e  f u n ctio n   1 , 2 , p ar am e ter s   o f   p o lic y   1 、 2 ;     2 .   R E P E A T     ( f o r   ea ch   ep is o d e) :     3 .     0 xx , 0 x   is   a  in itial  s tate ;     4 .     R E P E A T     ( f o r   ea ch   ti m e  s tep ) :     5         p e r f o r m   t h e  f o llo w i n g   s te p s   w it h   5 0 % p r o b ab ilit y :     6 .       Select 1   an d   g et  t h e  o p t i m al   ac tio n 1 A c x ,   an d   p er f o r m   ac tio n u .     7           in   s tate   x ,   p er f o r m   ac tio n   u ,   g et  r an d   th e  n e x t sta te ' x ;     8 .           TT 21 ' r x x ;     9 .           11 x  ;   1 0 .             当 0 时 1 1 1 1 A c x u A c x  ;   1 1 .         W ith   5 0 % p r o b ab ilit y   p e r f o r m   th e  f o llo w i n g   s tep s :   1 2 .           Fro m   2   g et  th e  o p ti m a l a ctio n   2 A c x   an d   p er f o r m   ac tio n   u   1 3 .           I n   s tate x ,   p er f o r m   t h e  ac t io n   u ,   an d   g et  a  r e w ar d   r an d   th e  n ex t  s tate ' x ;   1 4 .           TT 12 ' r x x ;   1 5 .           22 x  ;   1 6 .           当 0 时 2 2 2 2 A c x u A c x  ;   1 7 .     ' xx ;   1 8 .     UN T I L     x   is   a  f i n al  s tate.   1 9 .   UN T I L   th e  m a x i m u m   n u m b er   o f   ep i s o d es.       5.   ANALY SI S O F   E XP E R I M E NT   R E S UL T S   T w o   d if f er en t  p u d d le  w o r ld s ,   w h ic h   ar e  ea s y   to   g et  i n to   th e  lo ca l  o p ti m al,   ar e  u s ed   t o   test   th e   p er f o r m a n ce   o f   th e  DV C AC   alg o r ith m .   Fi g u r e  2   is   a  co n tin u o u s   s p ac e  p u d d le  w o r ld   p r o b le m .   T h e  s tate  s p ac e  is   a  s q u ar e  w it h   a  s id e  len g t h   o f   1 ,   a n d   t w o   s e g m en t s   r e p r esen t  t h e  lo ca tio n   o f   t h e  p u d d le.   T h e  v er tex   p o s itio n s   o f   th e  t w o   s e g m en ts   ar e  ( 0 . 1 ,   0 . 7 5 ) ,   ( 0 . 4 5 ,   0 . 7 5 )   an d   ( 0 . 4 5 ,   0 . 4 ) ,   ( 0 . 4 5 ,   0 . 8 ) .   A f ter   th e  ag e n t   p er f o r m s   an   ac tio n .   I f   th e  m i n i m u m   d is tan ce   d   f r o m   th e  p u d d le  to   th e  ag en t  i s   less   t h a n   0 . 1 ,   th e  r e w o r d   r is 1 4 0 0 * (0 . 1 ) d ,   o th er w is e  r e w o r d   r is   - 1.   I n   ea ch   s tate,   th e  a g en t  ca n   m o v e  i n   an y   d ir ec tio n s ,   an d   th e   d is tan ce   b et w ee n   ea ch   m o v e   is   f ix ed   at  0 . 0 5 .   T h e  m o v e s   in   x   ax is   an d   y   ax is   ar e  s u b j ec ted   to   n o is e   in ter f er e n ce .   T h e  n o is e  f o llo ws  n o r m al  d is tr i b u tio n   w it h   av er ag e  0   an d   th e  s ta n d ar d   d ev iatio n   0 . 0 1 .   I f   ag en t   af ter   a  m o v e  ex ce ed s   t h e  b o u n d s ,   it  s ta y s   o n   t h e  b o u n d ar y .   T h e  g o al  o f   t h e  p u d d le  w o r ld   ex p er i m e n t  is   to   f i n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   I J R A ,  Vo l.  7 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 8 :   39   –   47   44   th e  s h o r test   p at h   f r o m   th e  s ta r t  to   th e  ter m i n al  a n d   th e   p ath   s h o u ld   b y p ass   t h e  p u d d les.  T h e  s tar t  p o s itio n   is ( 0 , 0) ,   an d   th e  ter m i n al ( , ) xy   s atis f ies 1 . 9 xy  .   I n   th i s   p u d d le  w o r ld ,   th er e  ar e  m a n y   s u b o p ti m al   s o lu tio n s .   T h er ef o r e,   th e  co n v er g en ce   p er f o r m an ce   o f   th e  D VC AC   alg o r it h m   ca n   b e  p r o f o u n d l y   ex a m i n ed .           Fig u r e  2 .   P u d d le  w o r ld   1       T h e  DVC A C   al g o r ith m   is   co m p ar ed   w it h   t h e  class ical  C AC L A   al g o r ith m   [ 1 1 ] .   I n   th e  ex p er i m e n t,   b o th   DVC A C   a n d   C AC L A   u s e  Gau s s ian   r ad ial  b asis   f u n c tio n s .   1 0 x 1 0   g r id s   d iv id e  th e  w h o le  s tate  s p ac e.   E ac h   g r id   is   th e  ce n ter   o f   th e  b asis   f u n ctio n .   T h e  r ad iu s   o f   th e  b asis   f u n ctio n   is   0 . 0 5 , d is co u n t 0 . 9 5 ,  s tep   f ac to r   o f   th e  s tate 0 . 1 , s tep   f ac to r   o f   t h e  p o lic y = 0 . 0 2 .   T h e  m a x i m u m   n u m b er   o f   ep is o d es  i s   d ef in ed   as   1 0 0 0 .   T h e  ac tio n   is   s elec ted   w i th   th e   Gau s s ia n   ex p lo r atio n   m et h o d .   I n   t h e   p u d d le  w o r ld ,   th e   cu m u lat iv e  r e w ar d   o f   ea c h   ep is o d e  is   u s ed   to   m ea s u r e  t h e  q u alit y   o f   t h e  p o lic y .   T h e  g r ea ter   th e  r etu r n ,   th e   b etter   th e  p o licy .   Fig u r e  3   is   th e  r e w ar d   co m p ar is o n   o f   t h ese  t w o   a lg o r it h m s .   T h e  r e w ar d   v al u es  ar e  th e  a v e r ag e  o f   2 0   ex p er i m e n ts .   I n   o r d er   to   p r ev en t  a  lar g e  n u m b er   o f   s tep s   u n d er   an   ep is o d e,   th e  m a x i m u m   n u m b er   o f   s tep s   is   1 0 0   in   all  ep is o d es.  Sin ce   th e  n u m b er   o f   s tep s   in   ea ch   ep is o d e  is   v er y   s m a ll,  it  is   d if f icu lt  to   g et  to   th e  g o al  s tate  in   a n   ep is o d e.   T h e  r e w ar d   v alu e  ca n   b e  u s ed   as a   cr iter io n   f o r   ev al u ati n g   lear n i n g   al g o r ith m s .           Fig u r e  3 .   T h e  co m p ar is o n   o f   a cc u m u lated   r e w ar d s   in   p u d d le  w o r ld   1       Sin ce   t h e  DV C AC   alg o r it h m   n ee d s   to   s o lv e  a n d   ev al u ate   t w o   s et s   o f   f u n c tio n   p ar a m eter s ,   th e   co n v er g e n ce   r ate  is   s lo w er   th a n   th at  o f   C AC L A .   Ho w e v er ,   th e  r e w ar d   v al u e  o f   DV C AC   alg o r ith m   i n cr ea s e s   s tead il y   w i th   t h e  in cr ea s e  o f   t h e  n u m b er   o f   ep is o d es.  W h en   th e  n u m b er   o f   ep is o d es  is   ab o u t  700 ,   th e  r e w ar d   v alu e s   o f   th e  t w o   al g o r ith m s   co in cid e,   an d   th e  DVC AC   i s   s till   o p ti m ized   w h e n   th e  n u m b er   o f   ep is o d es  ex ce ed s   7 0 0 .   T h e  C A C L A   a lg o r ith m   alt h o u g h   t h e  lear n i n g   s p ee d   is   v er y   f ast,  b u t  wh en   th e  n u m b er   o f   ep is o d es  g r ea ter   th a n   4 0 0 ,   th e  r e w ar d   v alu e  is   al m o s t  n o   ch an g e,   an d   th e  p o lic y   i s   b asicall y   n o t  o p ti m izi n g ,   an d   n o t  s tab le  a f ter   1 0 0 0   ep is o d es.  E x p er i m e n ts   s h o w   th at  alth o u g h   t h e  co n v er g en ce   s p ee d   is   n o t  f ast ,   DVC AC   alg o r ith m   h a s   a  g o o d   lear n in g   p er f o r m an ce   an d   an   id ea l  c o n v er g en ce ,   an d   th e  lear n t  p o licy   is   r elativ el y   s tab le.   0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 - 30 C A C L A D V C A C R ew a r d s E p i s o d es - 1 0 0 - 90 - 80 - 70 - 60 - 50 - 40 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A   I SS N:  2089 - 4856       A n   A cto r - crit ic  A lg o r ith m  Usi n g   C r o s s   E va lu a tio n   o f V a lu e  …   ( Hu i  W a n g )   45   I n   t h is   e x p er i m e n t,  p u d d le  is   d ef in ed   a s   a  s eg m e n t;  t h e  e n d p o in t  o f   t h e  s eg m e n t  i s   ( 0 . 1 ,   0 . 5 ) ,   ( 0 . 8 ,   0 . 5 )   r esp ec tiv el y .   I f   th e  ag e n t  g o es  n ea r   th e  p u d d le,   an d   th e  d is tan ce   is   les s   th a n   0 . 1 ,   th e  r e w ar d   r   is   d ef in ed   as 1 4 0 0 * (0 . 1 ) d .   Oth er w i s e  t h e  r e w ar d   is   s e t  to   - 1 .   I n   o r d er   to   k ee p   th e  e n v ir o n m e n t  m o r e  r an d o m ,   w h e n   t h e  a g en t   g o e s   ab o v e  t h e  m id d le  p o s itio n ,   e. g . 0 .5 y ,   ag e n t  m a y   g e t  a  r a n d o m   r e w ar d   w it h   m ea n   o f   0 . 1   an d   a  s tan d ar d   d ev iatio n   o f   1 .   T h e  task   o f   th e  ag en t  in   t h e  ex p er i m e n t  is   to   r ea ch   th e  d esti n atio n   q u ick l y .   I n   ea ch   s tate  t h e  a g en t c a n   m o v e  in   a n y   d ir ec tio n ,   th e  d is ta n c e  o f   ea ch   m o v e  is   f i x ed   to   0 . 0 5 .   E ac h   ti m e  th e  m o v e m en t  in   b o th   x ax is   an d   y   ax is   w ill  b e  af f e cted   b y   n o is e.   T h e  n o is e  f o llo w s   a  n o r m al  d is tr ib u tio n ,   w it h   th e  m ea n   v al u e  o f   0 ,   an d   th e  s ta n d ar d   d ev iatio n   o f   0 . 0 1 .   I f   th e  m o v e m e n t  ex ce ed s   th e  b o u n d ar y ,   t h e  a g en t   r e m ai n s   o n   th e  b o u n d ar y .   I n   t h i s   ex p er im e n t,  t h e  s tar tin g   p o in t  is   d ef in ed   as ( 0 , 0) ,  th e  e n d   p o in t  s ati s f ies 1 . 9 xy  .   T h e  o t h er   p ar a m eter s   o f   th e   p u d d le  w o r ld   2   ar e  ex ac tl y   t h e  s a m e  a s   th o s e   o f   th e  o r ig in al  p u d d le  w o r ld .   P u d d le  w o r ld   2   is   s h o w n   in   Fig u r e  4 .   T h e  s tate  s p ac e  is   a   s q u ar e  w it h   a  s id e   len g th   o f   1 .   I n   th i s   s q u ar e  s p a ce   th er e  is   a  p u d d le  i n   t h e  m id d le  as  an   o b s tacle ,   b lo c k in g   t h e  m o v e m e n t  o f   t h e   ag en t.       终 点 区 域 0 1 0 1     Fig u r e  4 .   P u d d le  w o r ld   2       I n   th e  p u d d le  w o r ld   2 ,   th e  e n v ir o n m e n t  i s   s i m p le,   b u t  th e r e  is   a  r an d o m   n o is e  f o llo w i n g   n o r m a l   d is tr ib u tio n   i n   t h e  r e w ar d   p ar t.  I n   o r d er   t o   p r ev en t  ex ce s s i v e  n u m b er   o f   s tep s   in   a n   ep is o d e  th at  ev en t u all y   lead s   to   ex ce s s iv e  lear n i n g ,   t h e  m ax i m u m   n u m b er   o f   s tep s   d ef in ed   f o r   ea ch   ep is o d e  is   1 0 0 .   C o m p ar ed   w it h   th e  lear n i n g   au to m ata  b ased ,   ac to r - cir tic  alg o r it h m   i n   co n t in o u s   s p ac e,   th e  r es u lt s   ar e  s h o wn   in   Fig u r e  5 .           Fig u r e  5 .   T h e  co m p ar is o n   o f   a cc u m u lated   r e w ar d s   in   p u d d le  w o r ld   2       T h e  r ew ar d   in   F ig u r e  5   is   th e  av er ag e  o f   1 0   ex p er i m e n ts .   Sin ce   DV C A C   al g o r ith m   i s   a  C A C L A   alg o r ith m   t h at  ad d s   a  n e w   v a l u e  f u n ctio n   to   lear n ,   t h e  co n v er g en ce   r ate  is   n o t  as  f ast  a s   C AC L A .   Ho w ev er ,   it  ca n   b e  s ee n   f r o m   Fig u r e  5 ,   i n   DVC AC ,   t h e  r e w ar d   s tab ilit y   is   m u c h   b etter   t h a n   t h e  C A C L A   al g o r it h m .   T h e  C AL C A   al g o r ith m   is   ef f icie n t  b u t  w ith   a  r e w ar d   cu r v e  f l u ct u ates g r ea tl y .     0 200 400 600 800 1000 1200 E p i s o d es R e w a r d s     C A C L A D V C A C - 110 - 100 - 90 - 80 - 70 - 60 - 50 - 40 - 30 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   I J R A ,  Vo l.  7 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 8 :   39   –   47   46   W h en   th e  n u m b er   o f   ep is o d es  is   s m all  ( ab o u t  5 0   ep is o d es),   th e  f lu c tu at io n   r an g e  i s   lar g er .   I n   s o m e   s p ec if ic  cir c u m s ta n ce s ,   t h e  s ta b ilit y   o f   t h e  co n v er g en ce   r ate  is   m o s t  i m p o r tan t.  I t  ca n   b e  s e en   f r o m   t h e  f i g u r e   th at  w h e n   t h e  n u m b er   o f   ep is o d es is   g r ea ter   th a n   5 0 0 ,   th e  s ta b ilit y   o f   C AC L A   alg o r it h m   b eg in s   to   d ec li n e,   th e   r e w ar d   s tar ts   to   b ec o m e  s m al l er   an d   th er e  i s   co n s id er ab le  f l u ctu a tio n ,   a n d   DV C A C   alg o r i th m   s t ill  m ai n tai n s   a   g o o d   v alu e - ad d ed   tr en d .   I t  ca n   b e  s ee n   th at  th e  DV C A C   a lg o r ith m   ca n   o b tain   a  m o r e  ac cu r ate  an d   s tab le  p o licy .   T h e  alg o r ith m   h as   s tr o n g   r o b u s t n ess ,   a n d   h as  b etter   co n v er g e n ce   p er f o r m a n ce ,   an d   is   s u itab le  f o r   th e   ap p licatio n   th at  s ee k s   to   a  g lo b al  o p tim al  p o lic y .       6.   CO NCLU SI O N   I n   o r d er   to   im p r o v e  th e  s tab i lit y   o f   th e  co n ti n u o u s   s p ac e  alg o r ith m   a n d   p r ev en t  th e  p o lic y   f r o m   f alli n g   in to   t h e  lo ca l  o p ti m al  b ec au s e  o f   t h e  lack   o f   e x p lo r atio n ,   an   ac to r - cr itic  alg o r ith m   b ased   o n   th e  cr o s s   ev alu a tio n   o f   v al u e  f u n ct io n   is   p r o p o s ed .   T h e  alg o r ith m   co n s tr u c ts   t w o   s ets  o f   ev al u atio n   f u n c tio n s ,   b y   r an d o m l y   u s in g   a  s et  o f   ev a l u atio n   f u n ct io n s   in   t h e  ac tio n   s elec tio n .   W h en   a  s et  o f   e v a lu atio n   f u n c tio n s   is   u p d ated ,   an o th er   s et  o f   e v alu a tio n   f u n ctio n s   is   u s ed   to   ev al u ate  th e  v al u e  f u n ctio n   o f   t h e  n ex t  s tate  o r   th e  n e x t   s tate  ac tio n   p air .   T h is   m e th o d   m a k es  th e  p o licy   ea s y   g et  r id   o f   th e  lo ca l  o p ti m al  u n d er   th e  s a m e  ex p lo r atio n .   T h e   ad v an ta g es  ar e  m o r e  n o ticea b le  w h en   d ea li n g   w i th   e n v ir o n m en ts   t h at  ar e  v u ln er ab le  to   lo ca l  o p tim al  a n d   a  s tab le  p o licy   i s   r eq u ir ed .   I n   o r d er   to   ch ec k   th e  p er f o r m an ce ,   th e  DVC AC   an d   th e  C AC L A   al g o r ith m   ar e   ex p er i m e n ted   i n   t w o   d if f er en t  p u d d le  w o r ld   e n v ir o n m en t s .   T h e  ex p er i m en tal  r es u lt s   s h o w   t h at  th e   p o lic y   lear n t  b y   t h e  DVC AC   alg o r ith m   i s   m o r e  s tab le  th an   th at   o f   C AC L A   a lg o r it h m ,   an d   th e  co m p u tatio n a l   co m p le x it y   is   o f   th e  s a m e  le v e l.       RE F E R E NC E S   [1 ]   S a m u e l  A  L .   " S o m e   stu d ies   in   m a c h in e   lea rn in g   u sin g   th e   g a m e   o f   c h e c k e r s " .  IBM   J o u rn a l  o f   re se a rc h   a n d   d e v e lo p me n t  2 0 0 0 ,   4 4 (1 . 2 ):  2 0 6 - 2 2 6 .   [2 ]   M in sk y   M .   " S tep s to w a rd   a rti f ici a l  in telli g e n c e " .  Pro c e e d in g s  o f  th e   IRE ,   1 9 6 1 ,   4 9 ( 1 ): 8 - 3 0 .   [3 ]   Ba rto   A   G ,   S u tt o n   R  S ,   A n d e rso n   C  W ,   e t  a l.   " Ne u ro n l ik e   a d a p ti v e   e le m e n ts  th a t  c a n   so lv e   d if f icu lt   lea rn in g   c o n tr o l   p ro b lem s " .  T ra n sa c ti o n s  o n   sy ste ms ,   ma n ,   a n d   c y b e rn e ti c s ,   1 9 8 3 ,   1 3 (5 ):  8 3 4 - 8 4 6 .   [4 ]   Ko n d a   V   R,   T sitsik li s  J   N.  " A c to r - c rit ic  a lg o rit h m s " .  S ia m  jo u rn a l   o n   c o n tro l  &   o p ti miza ti o n ,   2 0 0 0 ,   4 2 (4 ):  1 0 0 8 - 1 0 1 4 .   [5 ]   G ro n d m a n   I,   Bu so n iu   L ,   L o p e s  G  A   D,  e t  a l .  " A   su rv e y   o f   a c to r - c ri ti c   re in f o rc e m e n t  lea rn in g :  S tan d a rd   a n d   n a tu ra l   p o li c y   g ra d ien t s ".   T ra n sa c ti o n s  o n   S y ste ms   M a n   &   Cy b e rn e ti c s P a rt C,   2 0 1 2 ,   4 2 ( 6 ):  1 2 9 1 - 1 3 0 7 .   [6 ]   S u tt o n   R  S ,   M c a ll e ste r  D,  S in g h   S ,   e t  a l.   " P o li c y   g ra d ien t  m e t h o d s  f o r  re in f o rc e m e n t  lea rn in g   w it h   f u n c ti o n   a p p ro x im a ti o n " ,  Ad v a n c e s in   n e u ra l  in fo rm a ti o n   p r o c e ss in g   sy ste ms .   Ca mb ri d g e ,   M A,   U S A:  2 0 0 0 :   1 0 5 7 - 1 0 6 3 .   [7 ]   En g e l  Y,  M a n n o r  S ,   M e ir  R.   " Ba y e s  m e e ts  Be ll m a n :  T h e   g a u ss ian   p ro c e ss   a p p ro a c h   t o   tem p o ra l  d if f e r e n c e   lea rn in g " ,  In ter n a t io n a l   c o n fer e n c e   o n   ma c h in e   lea r n in g .   Ne w  J e rs e y ,   US A:  2 0 0 3 :  1 5 4 - 1 6 1 .   [8 ]   P e ters   J,  S c h a a l  S .   " Na tu ra l   A c to r - c rit ic " .  Ne u ro c o mp u ti n g ,   2 0 0 8 ,   7 1 (7 – 9 ):  1 1 8 0 - 1 1 9 0 .   [9 ]   P e ters   J,  V ij a y a k u m a r  S ,   S c h a a l  S .   " Re in f o rc e m e n t  lea rn in g   f o r   h u m a n o id   r o b o ti c s " .  Au t o n o mo u s  ro b o t,   2 0 0 3 ,   1 2 ( 1 ):  1 - 2 0 .   [1 0 ]   Ha ss e lt   H V .   " Re in f o rc e m e n t  lea r n in g   i n   c o n ti n u o u s sta te an d   a c ti o n   sp a c e s " . B e rli n   He id e lb e rg :   S p rin g e r,  2 0 1 2 .   [1 1 ]   W iers tra  D,  S c h a u l  T ,   P e ters   J,   e t  a l.   " Na tu ra l  e v o lu ti o n   stra teg ies " ,  Co n g re ss   o n   e v o lu ti o n a ry   c o mp u t a ti o n .   Pi sc a ta wa y ,   NJ ,   US A ,   2 0 0 8 :  3 3 8 1 - 3 3 8 7 .   [1 2 ]   S u n   Y,  W iers tra  D,  S c h a u l  T ,   e t  a l.   " Eff icie n t  n a tu ra l  e v o lu ti o n   st ra teg ies " ,  Ge n e ti c   a n d   e v o lu ti o n a ry   c o mp u ta ti o n   c o n fer e n c e .   M o n tre a l ,   Qu é b e c ,   C a n a d a ,   2 0 0 9 :  5 3 9 - 5 4 6 .   [1 3 ]   Ru b i n ste in   R  Y ,   Kro e se   D  P .   " T h e   Cro ss - e n tro p y   m e th o d " .  Ne w  Y o rk :  S p rin g e r,  2 0 0 4 .   [1 4 ]   Bo tev   Z  I,   Kro e se   D P ,   Ru b in ste i n   R  Y,   e t  a l.   " T h e   c ro ss - e n tro p y   m e th o d   f o r  o p ti m iza ti o n " .  Ha n d b o o k   o f  S ta t isti c s,   2 0 1 3 ,   3 1 :  3 5 - 5 9 .   [1 5 ]   M a rti n   H J A ,   De   L o p e   J.  " Ex < α > :  A n   e ff e c ti v e   a lg o rit h m   f o r  c o n ti n u o u s ac ti o n s rein f o rc e m e n t  lea rn in g   p ro b lem s " ,  Co n fer e n c e   o f  th e   i n d u stria l   e lec tro n ics   so c iety .   Pi sc a ta wa y ,   NJ ,   U S A,   2 0 0 9 :  2 0 6 3 - 2 0 6 8 .   [1 6 ]   L il l icra p   T   P ,   Hu n t  J  J,  P rit z e l  A ,   e t  a l.   " Co n ti n u o u s  c o n tr o l  w it h   d e e p   re in f o rc e m e n t  lea rn in g " .  Co mp u ter   S c ien c e ,   2 0 1 5 ,   8 ( 6 ):A 1 8 7 .   [1 7 ]   G u   S ,   L il li c ra p   T   P ,   S u tsk e v e r  I,   e t  a l.   " Co n ti n u o u s  d e e p   Q - lea rn i n g   w it h   m o d e l - b a se d   a c c e lera ti o n " ,  In ter n a ti o n a l   c o n fer e n c e   o n   m a c h i n e   lea rn i n g .   Ne w  J e rs e y ,   US A,   2 0 1 6 :  2 8 2 9 - 2 8 3 8 .   [1 8 ]   Kh a m a ss i  M ,   T z a f e sta s  C.   " A c ti v e   e x p lo ra ti o n   i n   p a ra m e t e rize d   re in f o rc e m e n t  lea rn in g " .  a rXiv  p re p rin t   a rXiv:1 6 1 0 . 0 1 9 8 6 ,   2 0 1 6 .   [1 9 ]   Bh a tn a g a r  S ,   S u tt o n   R  S ,   G h a v a m z a d e h   M ,   e t  a l.   " In c re m e n tal  n a tu ra l  a c to r - c rit ic  a lg o rit h m s " .  Ne u ra l  in fo rm a ti o n   p ro c e ss in g   sy ste ms .   No r t h   M ia mi  Bea c h ,   Fl o rid a ,   2 0 0 7 :   1 0 5 - 1 1 2 .   [2 0 ]   Ko n d a   V   R,   T sitsik li s  J  N.  " Ac t o r - Crit ic  A lg o rit h m s " ,  N e u ra l  in f o rm a ti o n   p ro c e ss in g   sy ste ms .   Ph il a d e l p h i a ,   PA ,   US A,   2 0 0 0 :  1 0 0 8 - 1 0 1 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A   I SS N:  2089 - 4856       A n   A cto r - crit ic  A lg o r ith m  Usi n g   C r o s s   E va lu a tio n   o f V a lu e  …   ( Hu i  W a n g )   47   [2 1 ]   F u   Qi - M in g , L iu   Qu a n , W a n g   Hu i.   " A   No v e l  o f   P o l icy   Q  (λ )  A lg o rit h m   Ba s e d   o n   L in e ra r  F u n c ti o n   A p p ro x ima ti o n " .  Ch i n e se   J o u rn a l   o f  C o mp u ter s,  2 0 1 4 ,   3 7 (3 ) :  6 7 7 - 6 8 6 .   (i n   Ch in e se )   [2 2 ]   Ha ss e lt   H  V ,   G u e z   A ,   S il v e r  D.  " De e p   re in f o rc e m e n t  lea rn in g   w it h   d o u b le  Q - lea rn in g " .  T h irti e s  AA AI  c o n fer e n c e   o n   a rtif ici a l  i n telli g e n c e .   P h o e n ix ,   USA ,   2 0 1 6 : 2 0 9 4 - 2 1 0 0 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Hu i  W a n g ,   b o r n   i n   1 9 6 8 ,   P h . D.   c a n d id a te.  His m a in   re se a rc h   in tere sts in c lu d e   re in f o rc e m e n t  lea rn in g ,   c o m p u ter v isio n   a n d   h u m a n - c o m p u ter i n tera c ti o n .           P e n g   Z h a n g ,   b o r n   i n   1 9 9 2 ,   M a ste r  stu d e n t.   His m a in   re se a rc h   in tere sts   in c lu d e   re i n f o rc e m e n t  lea rn in g   in   c o n ti n u o u s s p a c e s.           Q u a n   L iu ,   b o r n   i n   1 9 6 9 ,   P h . D. ,   p r o f e ss o r,   P h .   D.  s u p e rv iso r.   His   m a in   re se a rc h   in tere sts in c lu d e   re in f o rc e m e n t  lea rn in g ,   in telli g e n c e   in f o rm a ti o n   p r o c e ss in g   a n d   a u t o m a ted   re a so n in g .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.