ML-Agents를 활용한 실전 예제 - MummyBasic(3/3)

MaxStep 설정

Agent에 추가한 MummyAgent의 MaxStep 속성은 에이전트가 한 에피소드(학습단위)내에서 무작위로 액션(이동)을 시도해보는 최대 횟수를 의미한다. 이 횟수동안 액션을 취했지만 아무런 보상이 없다면 더이상 학습의 의미가 없기에 에피소드를 종료하고 다시 시작한다. MaxStep의 수치는 환경의 복잡도에 따라서 가장 적절한 값을 찾아야 한다.

이 프로젝트는 비교적 간단한 환경이기에 1000으로 설정한다. 만약 학습시도 횟수가 충분하지 않다고 생각된다면 더 늘려야 한다.

  • Max Step : 1000

또는, 이 값은 유니티 에디터에서 직접 입력해도 되지만 Initialize() 함수에 다음과 같이 작성해도 된다.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
//MLAgents 초기화 작업 - Awake/Start
public override void Initialize()
{
tr = GetComponent<Transform>();
rb = GetComponent<Rigidbody>();
originMt = floorRd.material; //<== 추가

//에피소드 별 최대 시도횟수 설정
MaxStep = 1000;
}

Behaviour Name 설정

Behaviour Parameters 컴포넌트의 Behaviour Name 속성은 환경설정 파일에서 자신의 학습환경 값을 찾기위한 속성이고 훈련이 끝난 후 해당 이름으로 모델 파일이 생성된다. Mummy 로 설정한 후 하이러키 뷰에 복제한 프리팹 클론에도 적용하기 위해 Agent를 선택한 후 Overrides를 클릭해 Apply를 클릭한다.

  • Behaviour Name : Mummy

Configuration YAML 파일 생성

학습을 위해서 먼저 YAML 설정 파일을 생성한다. 파일명은 mummy.yaml로 생성하고 ml-agents/config/ppo/ 폴더에 저장한다. 또는 해당 폴더에 있는 다른 *.yaml 파일 하나를 복사한 후 다음과 같이 설정값들을 변경해도 된다.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
behaviors:
Mummy:
trainer_type: ppo
hyperparameters:
batch_size: 64
buffer_size: 2048
learning_rate: 0.0003
beta: 0.001
epsilon: 0.2
lambd: 0.99
num_epoch: 3
learning_rate_schedule: linear
network_settings:
normalize: true
hidden_units: 128
num_layers: 2
vis_encode_type: simple
reward_signals:
extrinsic:
gamma: 0.99
strength: 1.0
keep_checkpoints: 5
max_steps: 200000
time_horizon: 1000
summary_freq: 10000
threaded: true

학습(Training)

윈도우 사용자는 명령 프롬프트(또는 GitBash, PowerShell)를 , 맥 사용자는 터미널을 오픈한 후 ml-agents 폴더로 이동한 후 다음 명령을 입력한다.

  • mlagents-learn {학습환경설정파일.yaml} --run-id={Behaviour 명}
1
2
$ cd ml-agents
$ mlagents-learn config/ppo/mummy.yaml --run-id=Mummy

위와 같은 화면이 뜨면 유니티로 돌아가 실행시키면 강화학습을 시작한다. mummy.yaml의 max_steps를 200000으로 설정했기에 총 훈련의 횟수는 20만번 진행한다. 또한, summary_freq는 학습 진행중 학습 통계를 출력하는 간격으로 10000으로 설정했기에 만번 단위로 터미널에 출력한다.

학습 시작 초기의 훈련 모습 - 빨간색으로 표시되는 것이 학습 실패를 의미한다.

10만번 정도 진행했을 때의 훈련 모습 - 노란색이 많은것으로 보아 학습 성공률이 높다는 것을 알수 있다.

생성된 모델의 적용

20만번의 훈련이 끝나면 유니티는 자동으로 종료되며 자동으로 생성된 result 폴더 하위에 있는 Mummy.nn 파일을 유니티 프로젝트 뷰의 04.TF Models 폴더로 드래그해 임포트한다.

훈련한 학습 모델을 적용해보자. Stage -> Agent를 선택하고 임포트한 Mummy.nn 파일을 Behaviour Parameters -> Model 속성에 연결한 후 유니티를 실행하면 앞서 훈련했던 데로 Target 큐브를 향해 이동하는 에이전트 캐릭터를 확인 할 수 있을 것이다.

맺음말

이 포스팅에서는 아주 단순한 환경과 로직으로 학습을 진행했지만 환경을 직접 만들면서 유니티 ML-Agents의 기본적인 기능을 소개했다. 다음 포스팅에서는 레이 캐스팅과 카메라 센서, 모방학습를 이용해 관측하는 방식으로 좀 더 복잡한 환경에서의 학습을 구현해 볼 예정이다.

댓글