G検定 練習問題 #0026・強化学習

割引率と累積報酬の計算

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マルコフ決定過程で表した課題で、エージェントは時刻tの行動のあと、報酬を順に10、0、20と受け取り、エピソードが終了した。割引率γを0.5とするとき、時刻tから見た割引累積報酬(収益)として、最も適切なものを1つ選べ。

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解説

正解 B

この問題の論点:割引率と累積報酬の計算

ポイント

割引累積報酬は、n番目の報酬にγのn−1乗を掛けて足し合わせた値です。γが小さいほど目先の報酬を重視します。

選択肢ごとの解説

  1. A

    不適切

    最初の報酬にもγを掛けた誤りです(0.5×10 + 0.25×0 + 0.125×20 = 7.5)。直後に受け取る報酬は割り引かず、2番目にγ、3番目にγ²を掛けます。

  2. B

    適切 正解

    収益はG = r1 + γ×r2 + γ²×r3で求めます。10 + 0.5×0 + 0.25×20 = 15です。遠い将来に受け取る報酬ほど、大きく割り引いて評価します。

  3. C

    不適切

    3番目の報酬にγ²ではなくγを掛けた誤りです(10 + 0.5×0 + 0.5×20 = 20)。n番目の報酬にはγのn−1乗を掛けるため、20には0.25を掛けます。

  4. D

    不適切

    割引をせずに報酬を単純に足した値です(10 + 0 + 20 = 30)。割引率が1のときの値に当たり、0.5では将来の報酬が小さく評価されます。

補足

状態価値関数は、ある状態から方策に従って行動したときに得られる、この割引累積報酬の期待値です。報酬の大きさに上限があれば、割引率を1未満にすることで、終わりのない課題でも累積報酬が有限の値に収まります。

試験での狙われ方

割引率を与えて収益を計算させる形や、割引率を0に近づけたときと1に近づけたときの振る舞いを問う形が考えられます。

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