2026-08-28·par Sijie Wang#idea#optimization#math

sequential-and-control

序列优化与控制

上级:optimization

优化的对象是一个序列 / 随时间展开 / 在不确定性下——不是单一的静态 x,而是一个策略。

动态规划

  • Bellman 方程 V(s)=max_a[r(s,a)+γV(s′)]——价值函数被自指地定义(一个不动点);
  • 价值迭代 / 策略迭代之所以收敛,是因为Bellman 算子是一个 γ-压缩映射(recursion-convergence-contraction);
  • 维度灾难 → 近似动态规划。

最优控制(连续时间)

  • 变分法 → Euler–Lagrange 方程(我们在 Holmström 中接触过这一点);
  • Pontryagin 极大值原理——伴随(costate)方程,反向求解(= 反向传播 / 伴随法);
  • Hamilton–Jacobi–Bellman(HJB)偏微分方程——连续时间版本的 Bellman 方程;其解就是价值函数。→ dynamics-to-a-fixed-point。

强化学习

当模型未知、只能靠采样时的动态规划:TD 学习、Q-learning、策略梯度、actor-critic。RL = 通过试错进行的随机最优控制。

在线优化 / 在线学习

  • 决策随时间陆续到来,且可能是对抗性的;用遗憾(regret)来衡量(相对于事后看来最优的固定选择而言);
  • 在线梯度下降、FTRL(follow-the-regularized-leader);
  • Bandit 问题(部分反馈下的探索/利用),UCB、Thompson 采样 → MCTS 的 UCT 的核心所在。

鲁棒 / 随机规划

在不确定性下优化:随机规划(取期望)、鲁棒优化(最坏情况)、机会约束(概率化)。

主题

优化的对象是一个在不确定性下、跨越某个时间范围的策略;Bellman 的自指不动点加上压缩性构成了骨架,而这恰恰就是我们递归/收敛这条线索背后的数学。

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