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強化学習用の Python ライブラリ


Python は、強化学習 (RL) および深層強化学習 (DRL) モデルを実装するためのライブラリをいくつか提供しています。以下に、最も人気があり広く使用されているライブラリをいくつか示します。

1. KerasRL:
- 説明: KerasRL は、Keras 深層学習ライブラリ上に構築された深層強化学習ライブラリです。強化学習モデルを構築およびトレーニングするための高レベル API のセットを提供します。 KerasRL には、Deep Q-Networks (DQN) や Actor-Critic メソッドなどの一般的なアルゴリズムの実装が含まれています[1][3]。
- 基準
- 最先端の RL メソッド: 実装されたアルゴリズムには、DQN、DDPG、CDQN、CEM、および Deep SARSA が含まれます。
- 開始が簡単: コードには十分なコメントが付いており読みやすいため、理解と変更が簡単です。
- 独自の環境への接続が簡単: OpenAI Gym に依存しないため、他の環境では変更が必要です。
- エージェントの変更が簡単: 新しいエージェントを追加するのが非常に簡単です。
- コミュニティとアップデート: 積極的にメンテナンスされていません。
- Tensorboard サポート: 実装されていません。
- その他の機能: ベクトル化された環境システムが含まれています[4]。

2. RL_コーチ:
- 説明: RL_Coach は、Intel AI Lab によって開発された Python RL フレームワークです。これには、多くの最先端のアルゴリズムが含まれており、新しい RL アルゴリズムを実験するための使いやすい API が公開されています。コンポーネントはモジュール式であるため、既存のコンポーネントの拡張と再利用が簡単です[1]。
- 基準
- 最先端の RL アルゴリズムを実装: Actor-Critic、ACER、Behavioral Cloning などの幅広いアルゴリズムが含まれています。
- 公式ドキュメントとチュートリアル: 完全なドキュメントと貴重なチュートリアルが利用可能です。
- 読みやすいコード: コードはオープンソースですがコメントがないため、カスタマイズが困難です。
- サポートされる環境の数: 指定されていません。
- ロギングおよび追跡ツール: 指定されていません。
- ベクトル化された環境: 指定されていません。
- 定期的な更新: 指定されていません[1]。

3. テンソルフォース:
- 説明: Tensorforce は、TensorFlow に基づく深層強化学習フレームワークです。これには、RL アルゴリズムの最良の実装の 1 つが含まれています [4]。
- 基準
- 最先端の RL メソッド: 特に指定されていません。
- 優れたドキュメントとチュートリアル: 特に指定されていません。
- 独自の環境で動作します: 特に指定されていません。
- 判読可能なコード: 指定されていません。
- 定期的なアップデートとアクティブなコミュニティ: 特に指定されていません。
- テンソルボードのサポート: 指定されていません。
- その他の機能: 特に指定されていません[4]。

4. Pyqlearning:
- 説明: Pyqlearning は、強化学習と深層強化学習、特に Q-Learning、Deep Q-Network、およびマルチエージェント Deep Q-Network を実装するための Python ライブラリです。これは、シミュレーテッド アニーリング、適応的シミュレーテッド アニーリング、量子モンテカルロ法などのアニーリング モデルによって最適化できます[2]。
- 基準
- 最先端の RL メソッド: 特に指定されていません。
- 公式ドキュメントとチュートリアル: 指定されていません。
- 読み取り可能なコード: 指定されていません。
- サポートされる環境の数: 指定されていません。
- ロギングおよび追跡ツール: 指定されていません。
- ベクトル化された環境: 指定されていません。
- 定期的な更新: 指定されていません[2]。

5. 安定したベースライン:
- 説明: Stable Baselines は、Python で最先端の強化学習アルゴリズムのコレクションを提供する強力なライブラリです。これは OpenAI Gym ライブラリ上に構築されており、強化学習エージェントのトレーニングと評価のためのシンプルで使いやすい API を提供します[3]。
- 基準
- 最先端の RL メソッド: A2C、TRPO、PPO などの一般的なアルゴリズムの実装が含まれています。
- 優れたドキュメントとチュートリアル: 特に指定されていません。
- 独自の環境で動作します: 特に指定されていません。
- 判読可能なコード: 指定されていません。
- 定期的なアップデートとアクティブなコミュニティ: 特に指定されていません。
- テンソルボードのサポート: 指定されていません。
- その他の機能: 特に指定されていません[3]。

6. レイ RLlib:
- 説明: Ray RLlib は、Ray 分散コンピューティング フレームワーク上に構築された強化学習ライブラリです。分散トレーニングやハイパーパラメータ調整のサポートを含む、強化学習モデルの構築とトレーニングのための包括的な API セットを提供します[3]。
- 基準
- 最先端の RL メソッド: DQN、A3C、IMPALA などの一般的なアルゴリズムの実装が含まれています。
- 優れたドキュメントとチュートリアル: 特に指定されていません。
- 独自の環境で動作します: 特に指定されていません。
- 判読可能なコード: 指定されていません。
- 定期的なアップデートとアクティブなコミュニティ: 特に指定されていません。
- テンソルボードのサポート: 指定されていません。
- その他の機能: 特に指定されていません[3]。

7. ドーパミン:
- 説明: ドーパミンは、Google によって開発された強化学習ライブラリです。強化学習エージェントを構築およびトレーニングするための、柔軟で使いやすいフレームワークを提供するように設計されています。 Dopmine には、DQN や C51 などの一般的なアルゴリズムの実装と、強化学習実験を視覚化および分析するためのツールが含まれています[3]。
- 基準
- 最先端の RL メソッド: 一般的なアルゴリズムの実装が含まれています。
- 優れたドキュメントとチュートリアル: 特に指定されていません。
- 独自の環境で動作します: 特に指定されていません。
- 判読可能なコード: 指定されていません。
- 定期的なアップデートとアクティブなコミュニティ: 特に指定されていません。
- テンソルボードのサポート: 指定されていません。
- その他の機能: 特に指定されていません[3]。

8. RLキット:
- 説明: RLkit は、バークレー人工知能研究所 (BAIR) 研究所によって開発された強化学習ライブラリです。これは PyTorch 上に構築されており、強化学習モデルを構築およびトレーニングするための高レベル API のセットを提供します。 RLkit には、DDPG や SAC などの一般的なアルゴリズムの実装と、結果を視覚化および分析するためのツールが含まれています[3]。
- 基準
- 最先端の RL メソッド: 一般的なアルゴリズムの実装が含まれています。
- 優れたドキュメントとチュートリアル: 特に指定されていません。
- 独自の環境で動作します: 特に指定されていません。
- 判読可能なコード: 指定されていません。
- 定期的なアップデートとアクティブなコミュニティ: 特に指定されていません。
- テンソルボードのサポート: 指定されていません。
- その他の機能: 特に指定されていません[3]。

各ライブラリには長所と短所があり、どれを使用するかの選択はプロジェクトの特定の要件によって異なります。たとえば、広範なアルゴリズムが実装されたライブラリが必要な場合は、RL_Coach が適切な選択となる可能性があります。 TensorFlow 上に構築されたライブラリを好む場合は、Tensorforce が適している可能性があります。シンプルで使いやすい API を備えたライブラリの場合、Stable Baselines が最適なオプションとなる可能性があります[1][3][4]。

引用:
[1] https://neptune.ai/blog/the-best-tools-for-reinforcement-learning-in-python
[2] https://pypi.org/project/pyqlearning/
[3] https://www.devopsschool.com/blog/list-of-reinforcement-learning-libraries/
[4] https://blog.dataiku.com/on-choosing-a-deep-reinforcement-learning-library
[5] https://pub.towardsai.net/top-python-packages-for-studying-reinforcement-learning-e332e1c6e16a?gi=9d11806ea7b2