DQN-Atari-Agents - 丰富DQN算法库，实现模块化训练与高效并行

项目介绍：DQN-Atari-Agents

DQN-Atari-Agents 是一个用于模块化训练不同 DQN 算法的项目。这个项目包含了一些对基础 DQN 算法的扩展功能。所有版本可以由一个脚本进行训练，用户可以选择从原始像素或内存数据中进行训练。最近，该项目增添了多进程的能力，可以并行运行多个环境以加速训练过程。

支持的 DQN 版本

项目中包含以下 DQN 版本：

DDQN（双重深度 Q 网络）
Dueling DDQN（决斗双重深度 Q 网络）

这两个版本还可以通过添加一些增强功能来进一步提升性能，如 Noisy 层、优先体验回放（Per）、多步目标（Multistep Targets），以及训练为 分类版本（C51）。将这些全部结合起来会形成目前价值导向方法中的 state-of-the-art 算法：Rainbow。

计划中的功能扩展

并行环境以加速训练（基于实际时间） [已实现]
Munchausen RL [未实现]
DRQN（递归深度 Q 网络） [未实现]
Soft-DQN [未实现]
好奇心探索，目前仅限于 DQN [已实现]

如何训练您的代理

依赖环境

训练和测试环境：

Python 3.6
PyTorch 1.4.0
Numpy 1.15.2
gym 0.10.11

要训练基础的 DDQN，只需运行命令 python run_atari_dqn.py。同时可以通过以下参数修改并训练您自己的 Atari 代理：

例如： python run_atari_dqn.py -env BreakoutNoFrameskip-v4 -agent dueling -u 1 -eps_frames 100000 -seed 42 -info Breakout_run1

其中参数包括：

agent: 指定要训练的 DQN 代理类型，默认是 DQN - 基准版。可选输入有：dqn、dqn+per、noisy_dqn 等。
env: Atari 环境的名称，默认是 PongNoFrameskip-v4。
frames: 要训练的帧数，默认是 500 万帧。
其他参数还包括 seed、batch_size、layer_size 等一系列可调参数，用于细化模型训练。

使用 Tensorboard 查看训练进度

运行命令 tensorboard --logdir=runs/ 可以查看训练过程中的数据。

Atari 游戏的性能表现

Pong 游戏

使用以下超参数进行训练：

batch_size: 32
seed: 1
layer_size: 512
frames: 300000
lr: 1e-4

CartPole 环境的收敛证明

尽管 Atari 算法的训练需要大量时间，但在 CartPole-v0 环境中可以快速证明收敛性。其中，Rainbow 方法表现优于其他两种方法（Dueling DQN 和 DDQN）。

并行环境

为了减少训练时间，项目实现了并行环境。以下图表显示了不同数量的工作线程对 CartPole-v0 和 LunarLander-v2 环境的训练加速效果。

帮助与问题反馈

开发者开放接受反馈、bug 的提交和改进建议，请随时联系他。

参考文献

在项目中引用了一些重要的论文，包括对 DQN、Dueling DQN、Noisy Layer、C51、PER 和 Rainbow 的介绍。作者鼓励大家在自己的项目或研究中使用这段代码。

作者

Sebastian Dittert

用户可以自由地在自己的项目中使用这段代码，若需引用，请参照以下信息：

@misc{DQN-Atari-Agents,
  author = {Dittert, Sebastian},
  title = {DQN-Atari-Agents:   Modularized PyTorch implementation of several DQN Agents, i.a. DDQN, Dueling DQN, Noisy DQN, C51, Rainbow and DRQN},
  year = {2020},
  publisher = {GitHub},
}