OpenAI Gym 提供了丰富的强化学习测试环境

OpenAI Gym 提供了丰富的强化学习测试环境,以下按类别列举经典环境及其核心特性:


一、经典控制(Classic Control)

环境ID 目标描述 状态空间 动作空间 终止条件
CartPole-v1 平衡倒立摆 4维连续 离散(2) 杆倾斜>12°或步数≥500
MountainCar-v0 通过左右摆动使小车到达山顶 2维连续 离散(3) 到达目标位置或步数≥200
Pendulum-v1 控制单摆保持垂直 3维连续 连续(1) 步数≥200(无物理终止条件)
Acrobot-v1 摆动双连杆触碰目标线 6维连续 离散(3) 触碰目标线或步数≥500

二、Atari 2600 游戏

环境ID 游戏类型 状态空间 动作空间 特点
Pong-v5 乒乓球 210×160 RGB图像 离散(6) 需要图像预处理
Breakout-v5 打砖块 210×160 RGB图像 离散(4) 奖励密集,适合DQN训练
SpaceInvaders-v5 太空侵略者 210×160 RGB图像 离散(6) 多敌人、奖励机制复杂

三、Box2D 物理仿真

环境ID 物理系统 状态空间 动作空间 关键挑战
LunarLander-v2 月球着陆器 8维连续 离散(4) 燃料控制与精准着陆
BipedalWalker-v3 双足机器人行走 24维连续 连续(4) 复杂地形平衡
CarRacing-v2 赛车轨迹跟踪 96×96 RGB 连续(3) 视觉输入与连续控制结合

四、MuJoCo 机器人控制

环境ID 机器人模型 状态空间 动作空间 任务类型
HalfCheetah-v4 猎豹仿生机器人 17维连续 连续(6) 高速奔跑控制
Ant-v4 四足蚂蚁机器人 111维连续 连续(8) 复杂地形移动
Humanoid-v4 类人机器人 376维连续 连续(17) 双足平衡与行走

五、其他特殊环境

类别 环境示例 特点
文本游戏 TextFlappyBird-v0 基于字符界面的强化学习
多智能体 PistonBall-v6 多个agent协同/竞争
3D导航 AntMaze-v4 复杂迷宫路径规划

六、环境使用示例

import gym

# 创建环境(以LunarLander为例)
env = gym.make("LunarLander-v2", render_mode="human")
obs = env.reset()

for _ in range(1000):
    action = env.action_space.sample()  # 随机策略
    obs, reward, done, info = env.step(action)
    
    if done:
        obs = env.reset()
env.close()

七、环境选择建议

  1. 入门学习:优先使用CartPole-v1MountainCar-v0
  2. 视觉输入训练:选择CarRacing-v2或Atari游戏
  3. 连续控制研究:使用Pendulum-v1或MuJoCo环境
  4. 多智能体开发:尝试PettingZoo库扩展环境

完整环境列表可通过以下命令查看:

from gym import envs
print([env.id for env in envs.registry.values()])

需要特定环境的详细参数说明(如状态空间范围、奖励函数设计)可告知具体环境名称。

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