什么?
蒙特卡洛树搜索(Monte Carlo tree search, MCTS)是一种计算机程序在不知道完整解决方案情况下,在一些策略游戏中生成决策的方法。这种方法在AlphaGo中得到了广泛应用,并使AlphaGo战胜了人类顶尖围棋选手。
那么,蒙特卡洛树搜索的主要流程是什么?让我们从多个角度分析。
1. 概念
MCTS是一种基于树搜索的方法,它建立一棵树(也称搜索树),树的每个节点代表一个游戏的局面,每个节点都至少被访问一次。MCTS通过扩展树来发现新的棋步,并计算出每个步骤的胜率。最后,它选择棋手可以采取的最优决策。
2. 流程
MCTS的主要步骤包括四个阶段:选择(Selection)、扩展(Expansion)、模拟(Simulation)和回溯(Backpropagation)。
选择:从根节点开始,沿着树走到叶节点。选择的过程中使用一种策略(例如UCB1算法),计算每个节点的UCT(Upper Confidence Bound Applied to Trees)值,以决定优先级。
扩展:如果当前叶节点可扩展,就将其扩展。这相当于选择一项可能的行动并在树上创建一个新节点。
模拟:使用默认策略(例如随机策略)在新的叶节点处进行模拟,并计算出哪个操作会导致最终胜利。
回溯:从刚才创建的节点,回溯到根节点,将模拟的结果反馈给每个经过的节点并更新这些节点的UCT值。
3. 优点
MCTS方法在游戏中表现出色,具有以下优点:
- 可以用于许多不同的游戏;
- 美国国立标准技术研究所(NIST)证明了MCTS方法对解决各种难题的有效性,并将其作为未来智能网格的一部分提出;
- MCTS通常比传统搜索方法(例如Minimax)快很多;
- 与其他类似方法一样,它可以直接与游戏引擎交互,因此它可以在任何时候关闭。
4. 应用
MCTS在许多领域中都有着广泛的应用,除上述的棋类游戏之外,还包括:
- AI玩家(例如在扫雷游戏中);
- 推荐系统;
- 参数调整;
- 以及其他许多领域。
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