Kecerdasan

Pembelajaran Penguatan (RL) adalah cabang dari pembelajaran mesin yang memungkinkan agen untuk belajar membuat keputusan melalui interaksi dengan lingkungan. Terinspirasi oleh psikologi perilaku, model RL belajar melalui coba-coba, menerima umpan balik dalam bentuk hadiah atau hukuman. Tidak seperti pembelajaran terawasi—di mana model belajar dari data berlabel—RL unggul dalam lingkungan dinamis dengan hasil yang tidak pasti dan terus berkembang.

Apa Itu Pembelajaran Penguatan?

Pada intinya, pembelajaran penguatan melatih agen untuk mencapai tujuan dalam suatu lingkungan. Agen mengambil tindakan berdasarkan keadaan saat ini dan menerima umpan balik (hadiah atau hukuman), yang digunakannya untuk menyempurnakan keputusan di masa depan.

Konsep-konsep Utama:

• Agen: Pembelajar atau pembuat keputusan.
• Lingkungan: Dunia tempat agen berinteraksi.
• Keadaan (S): Gambaran lingkungan pada waktu tertentu.
• Tindakan (A): Langkah-langkah yang mungkin diambil agen.
• Hadiah (R): Sinyal umpan balik skalar yang menunjukkan manfaat suatu tindakan.
• Kebijakan (π): Strategi yang memetakan keadaan ke tindakan.
• Fungsi Nilai (V): Memprediksi hadiah jangka panjang dari suatu keadaan.
• Fungsi Q (Q): Memprediksi hadiah jangka panjang dari pasangan keadaan-tindakan.

Jenis-jenis Pembelajaran Penguatan

Implementasi RL terbagi dalam tiga kategori:

1. Berbasis Kebijakan: Memaksimalkan hadiah dengan mengoptimalkan kebijakan deterministik.
2. Berbasis Nilai: Berfokus pada pengoptimalan fungsi nilai.
3. Berbasis Model: Menggunakan model virtual lingkungan untuk melatih agen.

Algoritma Pembelajaran Penguatan Populer

• Q-Learning: Metode off-policy yang mempelajari nilai tindakan tanpa model lingkungan.
• Deep Q-Network (DQN): Menggabungkan Q-Learning dengan jaringan saraf dalam untuk input berdimensi tinggi (misalnya, gambar).
• Gradien Kebijakan: Mengoptimalkan kebijakan secara langsung menggunakan peningkatan gradien.
• Aktor-Kritik: Pendekatan hibrida yang memanfaatkan metode berbasis nilai dan kebijakan.
• Optimasi Kebijakan Proksimal (PPO): Algoritma stabil dan efisien yang banyak digunakan saat ini.

Aplikasi Pembelajaran Penguatan

• Permainan:
  • AlphaGo DeepMind mengalahkan juara dunia Go.
  • RL mendominasi AI Atari dan catur.
• Robotika:
  • Memungkinkan kontrol motorik, lokomosi adaptif, dan manipulasi objek.
• Kendaraan Otonom:
  • Mengoptimalkan perencanaan rute, perubahan jalur, dan penghindaran rintangan.
• Keuangan:
  • Mendukung perdagangan algoritmik dan optimasi portofolio.
• Kesehatan:
  • Mempersonalisasi rencana perawatan dan alokasi sumber daya rumah sakit.
• Sistem Rekomendasi:
  • Menyesuaikan konten secara dinamis berdasarkan interaksi pengguna.

Tantangan dalam Pembelajaran Penguatan

• Ketidakefisienan Sampel: Membutuhkan interaksi ekstensif untuk pembelajaran yang efektif.
• Eksplorasi vs. Eksploitasi: Menyeimbangkan tindakan baru dengan hadiah yang diketahui.
• Imbalan Langka: Imbalan yang tertunda atau jarang menghambat pembelajaran.
• Skalabilitas: Membutuhkan sumber daya komputasi yang signifikan untuk tugas-tugas kompleks.
• Keamanan & Etika: Memastikan perilaku yang andal dalam aplikasi kritis (misalnya, perawatan kesehatan, kendaraan otonom).

Masa Depan Pembelajaran Penguatan

RL berkembang pesat, dengan terobosan dalam:

• RL Multi-Agen: Agen yang bekerja sama atau bersaing di ruang bersama.
• RL Offline: Belajar dari kumpulan data yang telah dikumpulkan tanpa interaksi langsung.
• RL Hierarkis: Memecah tugas kompleks menjadi subtugas yang dapat dikelola.
• RL dalam NLP: Meningkatkan agen dialog dan generasi bahasa.

Kesimpulan

Pembelajaran Penguatan menjembatani kecerdasan buatan, ilmu saraf, dan teori kontrol. Kemampuannya untuk meniru pembelajaran seperti manusia melalui interaksi menjadikannya sangat diperlukan untuk memecahkan tantangan dunia nyata. Dari permainan dan robotika hingga keuangan dan perawatan kesehatan, RL mendorong gelombang kecerdasan adaptif berikutnya.