DDPG算法
离散动作与连续动作是相对的概念，一个是可数的，一个是不可数的。
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在 CartPole 环境中，可以有向左推小车、向右推小车两个动作。在 Frozen Lake 环境中，小乌龟可以有上下左右四个动作。在 Atari 的 Pong 游戏中，游戏有 6 个按键的动作可以输出。
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但在实际情况中，经常会遇到连续动作空间的情况，也就是输出的动作是不可数的。比如说推小车力的大小、 选择下一时刻方向盘的转动角度或者四轴飞行器的四个螺旋桨给的电压的大小等等。
对于这些连续的动作控制空间，Q-learning、DQN 等算法是没有办法处理的，这时候就可以使用DDPG算法进行实现。
DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)： 在连续控制领域经典的RL算法，是DQN在处理连续动作空间的一个扩充。具体地，从命名就可以看出，Deep是使用了神经网络；Deterministic 表示 DDPG 输出的是一个确定性的动作，可以用于连续动作的一个环境；Policy Gradient 代表的是它用到的是策略网络，并且每个 step 都会更新一次 policy 网络，也就是说它是一个单步更新的 policy 网络。其与DQN都有目标网络和经验回放的技巧，在经验回放部分是一致的，在目标网络的更新有些许不同。
DDPG 的特点可以从它的名字当中拆解出来，拆解成 Deep、Deterministic 和 Policy Gradient。
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Deep 是因为用了神经网络；
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Deterministic 表示 DDPG 输出的是一个确定性的动作，可以用于连续动作的一个环境；
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Policy Gradient 代表的是它用到的是策略网络。REINFORCE 算法每隔一个 episode 就更新一次，但 DDPG 网络是每个 step 都会更新一次 policy 网络，也就是说它是一个单步更新的 policy 网络。
思考题
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请解释随机性策略和确定性策略。
答：
- 对于随机性的策略 \pi_\theta(a_t|s_t)πθ(at∣st) ，我们输入某一个状态 s，采取某一个 action 的可能性并不是百分之百，而是有一个概率 P 的，就好像抽奖一样，根据概率随机抽取一个动作。
- 对于确定性的策略 \mu_{\theta}(s_t)μθ(st) ，其没有概率的影响。当神经网络的参数固定下来了之后，输入同样的state，必然输出同样的 action，这就是确定性的策略。
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对于连续动作的控制空间和离散动作的控制空间，如果我们都采取使用Policy网络的话，分别应该如何操作？
答：首先需要说明的是，对于连续的动作控制空间，Q-learning、DQN等算法是没有办法处理的，所以我们需要使用神经网络进行处理，因为其可以既输出概率值 \pi_\theta(a_t|s_t)πθ(at∣st) ，也可以输出确定的策略 \mu_{\theta}(s_t)μθ(st) 。
- 要输出离散动作的话，最后的output的激活函数使用 softmax 就可以实现。其可以保证输出是的动作概率，而且所有的动作概率加和为 1。
- 要输出连续的动作的话，可以在输出层这里加一层 tanh激活函数。其作用可以把输出限制到 [-1,1] 之间。我们拿到这个输出后，就可以根据实际动作的一个范围再做一下缩放，然后再输出给环境。比如神经网络输出一个浮点数是 2.8，然后经过 tanh 之后，它就可以被限制在 [-1,1] 之间，它输出 0.99。然后假设说小车的一个速度的那个动作范围是 [-2,2] 之间，那我们就按比例从 [-1,1] 扩放到 [-2,2]，0.99 乘 2，最终输出的就是1.98，作为小车的速度或者说推小车的力输出给环境。
