Главное меню

Для фундамента арматура какая


Арматура для фундамента 🧱 ленточного какая нужна: виды, марка и диаметр

Обустройство фундамента является важнейшим этапом при возведении любого объекта. От долговечности этой части строительной конструкции, в конечном итоге, зависит срок эксплуатации всего здания. Высокой прочностью и надежностью отличается ленточный фундамент, применяемый при возведении домов из тяжелых строительных материалов.

Ленточный фундамент представляет собой заглубленное в землю основание, располагающееся по периметру строения и принимающее на себя нагрузку несущих стен. Фундамент, выполненный из бетона, отличается высокой механической прочностью и хрупкостью одновременно, а также слабым сопротивлением нагрузкам при растяжении. Это обстоятельство вызывает необходимость его усиления.

Ленточный фундамент всегда укрепляют арматурой

С какой целью выполняется армирование

Полотно ленточного фундамента подвергается неравномерным нагрузкам в процессе эксплуатации. Это обуславливается неоднородностью плотности почвы и различиями в элементах строительной конструкции. Бетонное основание хорошо сопротивляется сжатию, а для увеличения стойкости к изгибам и растяжению нужно армирование.

Для этого вертикально и горизонтально расположенные прутья скрепляются с помощью проволоки и собираются в каркас, придающий бетонному изделию монолитную жесткость. Его прочность и долговечность зависит не только от сорта используемого бетона, но, в значительной степени, от надежности арматурного каркаса.

Схема размещения арматуры в ленточном фундаменте

Выбираем тип арматуры

Главным критерием выбора арматуры является сопротивление изгибу материала, из которого она изготовлена. Наибольшее распространение получили изделия из металла, состоящие из высокопрочной легированной стали.

Стальные прутки, превышающие по прочности бетон в несколько раз, можно не только связывать проволокой, но и скреплять при помощи сваривания.

Это увеличивает жесткость металлического каркаса. Для улучшения сцепления с бетонным основанием нужна профилированная поверхность прута. У металлической арматуры имеются следующие преимущества:
  • проверенная временем надежность;
  • способность переносить большие эксплуатационные нагрузки;
  • возможность прогрева бетона через каркас, который проводит электрический ток;
  • места сопряжения прутьев не теряют прочности при соединении их сваркой.
Виды профиля стальной арматуры

К недостаткам стальной арматуры относятся ее большой вес и подверженность процессам коррозии. На современном строительном рынке недавно появилась арматура, изготовленная из стекловолокна. Возникает законный вопрос: какая арматура лучше?

Практический опыт использования варианта из пластика — недостаточный, поэтому судить о надежности этих изделий в долгосрочной перспективе пока сложно.

Пластиковый материал обладает следующими достоинствами:
  • небольшим весом;
  • устойчивостью к воздействию низких температур;
  • невосприимчивостью к коррозии;
  • не образует радиопомех;
  • не обладает теплопроводностью;
  • имеет хорошую упругость.
Композитная арматура различного диаметра

К недостаткам пластиковой арматуры относятся невозможность ее сгибания и соединения сваркой. К тому же материал удлиняется при растяжении. По этой причине, по мнению профессиональных строителей, ее лучше использовать только при возведении фундаментов, на которые оказывается небольшая нагрузка.

Проще говоря: какая постройка, такая и нужна арматура. Более подробно о сравнительных характеристиках обоих вариантов читайте в статье «Какая лучше арматура для фундамента композитная стеклопластиковая или железная?»

Определяемся с диаметром

Диаметр прута является одной из самых важных характеристик арматурного материала. От него зависит не только прочность каркаса жесткости, но и его взаимодействие с бетонной массой. Диаметр арматуры для ленточного фундамента определяется следующим образом. Разделив площадь среза бетонного основания на 1000, получим значение площади сечения арматурных изделий, устанавливаемых в продольном направлении. Отсюда определяется их диаметр. В любом случае арматура для фундамента ленточного типа должна быть в диаметре не менее 10 мм.

Взаимозаменяемость пластиковой и композитной арматуры по диаметру

Например, длина участка ленты составляет 1000 мм, ширина — 400 мм, площадь среза основания по вертикали составит 1000*400=400000 мм2. Сечение арматурных стержней, устанавливаемых в продольном направлении, составит 400000/1000=4 см2. Из школьного курса геометрии мы знаем, что площадь круга определяется по формуле: S=3,14D2/4. Отсюда D=2√S/3,14. То есть в нашем случае получится ~22 мм. Для ответа на вопрос: какой диаметр арматуры выбрать, удобно воспользоваться специальной таблицей, упрощающей подбор арматурных прутьев для фундамента по их диаметру.

Таблица расчета арматуры
Диаметр прута, ммПлощадь сечения, см2Масса одного погонного метра, кгПогонных метров в одной тонне
80,500,402532
100,790,621621
121,130,901126
141,541,21826
162,011,58633
182,542,00500
203,802,47405

Размер арматуры по длине чаще всего составляет 6-12 м. Материал низкого класса диаметром до 12 мм поставляется свернутым в мотки.

Чем вязать арматуру

Для создания из арматурных прутьев пространственной фигуры их необходимо скреплять. Эту операцию выполняют с помощью сварки, либо используют для вязки мест соединений проволоку или пластиковые хомуты. Опыт подсказывает, что при вязке проволокой наиболее удобно работать при ее диаметре 1,2-1,4 мм. Более тонкая слабовата, а более толстую трудно изгибать.

Подойдет как оцинкованная, так и черная проволока. Если она слишком жесткая и плохо гнется, можно прокалить моток в костре. Своими руками можно добыть вязальную проволоку из старой автомобильной шины. Для этого достаточно сжечь покрышку на костре.

Термообработанная вязальная проволока

Очень удобно использовать для быстрой вязки арматуры пластиковые хомуты. Наиболее надежны изделия со вставкой из проволоки. Следует понимать, что на морозе пластик потрескается, то есть оставлять на зиму связанный арматурный каркас нельзя.

Особенности армирования различных типов фундаментов

В зависимости от расчетной нагрузки, рельефа и геологических особенностей местности, где будут производиться строительные работы, обустраиваются различные типы фундаментов. Наиболее распространенными являются следующие бетонные основания:

  • ленточного типа;
  • в виде монолитной плиты;
  • на опорных сваях.

Фундамент ленточного типа применяется при возведении домов с подвалами, он хорошо выдерживает вес зданий, изготовленных из бетона и кирпича.

Основная нагрузка на фундамент этого типа оказывается в продольном направлении, поэтому по горизонтали выполняются два пояса армирования.

На вертикально расположенные прутья не оказывается серьезной нагрузки, поэтому они выполняют связующую и поддерживающую роль в решетке каркаса.

Плитный фундамент представляет собой сплошную бетонную плиту, расположенную под построенным зданием. Он обустраивается на неустойчивых почвах и может применяться при многоэтажном строительстве. Армирование такого основания выполняется в виде сетки.

Фундамент на опорных сваях применяется при строительстве каркасно-щитовых домов и одноэтажных, мало нагруженных объектов. Стоимость его обустройства меньше, чем у других типов фундаментов. Свайные опоры заглубляются в землю бурением. Здесь основная нагрузка приходится на вертикально расположенные армирующие прутья.

Лучшая арматура для ленточного фундамента

Для основания в виде бетонной ленты используются арматурные стержни класса А 300, А 400, А 800, А 1000. Класс арматуры определяется набором характеристик и технологии изготовления материала. Профиль поверхности этих прутьев представляет собой рифленую косичку. Благодаря этому, изделия прочно сцепляются с бетонным основанием. Они используются для выполнения продольной обвязки, при которой стержни укладываются вдоль направления бетонной ленты.

Арматура в углах ленточного фундамента должна быть изогнута

Создаются не менее двух горизонтально расположенных уровней армирования, на которые приходится основная нагрузка строительной конструкции. Чем выше масса возводимого здания, тем больше должно быть сечение арматуры.

Наименьший диаметр силовых прутьев составляет 10 мм.

Вертикально и поперечно расположенные стержни, которые не подвергаются большим нагрузкам, могут быть гладкими. В этом случае может быть использована марка арматуры более низкого класса. Вертикальные монтажные прутья имеют диаметр от 4 до 8 мм.

Арматурная решетка должна полностью находиться в массе бетонного основания, расстояние до его краев составляет не менее 5 см. Увеличивать это расстояние не нужно, так как при этом уменьшится общее поперечное сечение арматурной решетки и ее несущая способность. При этом решетка играет роль металлической балки, усиливающей противостояние бетонной ленты нагрузкам на изгиб.

Арматура в бетонной плите основания

Обустройство фундамента в виде сплошной бетонной плиты требует большого расхода строительных материалов, в том числе арматуры. Плитный фундамент способен выдерживать большие нагрузки, для него используется ребристая арматура диаметром от 10 до 16 мм. Прутья укладываются в горизонтальной плоскости, образуя решетку с ячейкой 200*200 мм.

Арматура в плитном фундаменте укладывается с определенным зазором

При толщине плиты меньше 15 сантиметров применяется один пояс, если бетонное основание толще, выполняется не менее двух слоев армирования. Расходы на покупку арматуры для такого вида фундамента составляют около 20% от стоимости работ по его обустройству. Возведение плитного фундамента требует больших материальных затрат, но зато он очень надежен и обладает длительным сроком службы.

Армирование свайного фундамента

Свайный фундамент представляет собой заглубленные в землю опоры, заливаемые бетоном. В вертикальном направлении сваи армируются ребристыми прутьями, имеющими в диаметре десять миллиметров.

Основную нагрузку в каркасе свайного фундамента несет вертикально установленная арматура

Горизонтально расположенные гладкие прутья диаметром 4 мм не испытывают нагрузки и используются как вязальный материал для образования единого каркаса. В зависимости от поперечного сечения сваи, применяется от двух до четырех вертикально расположенных прутьев, длина которых должна соответствовать длине столба, несколько превышая его.

Надеемся, что изложенная информация поможет Вам правильно определиться с выбором каркаса для фундамента. Далее следует видеоролик с полезной информацией о выборе арматуры.

Поделитесь с друьями!

Какую арматуру использовать для фундамента?

 

Вооружение строителей. В современном обществе под словом «арматура» понимают стальной каркас конструкций из бетона. Однако, с точки зрения лингвистики термин переводится как «вооружение», взят из латыни.

Именно поэтому в начале 19-го века филологи определяли арматуру как доспехи и снаряды. К концу столетия к списку прибавились обоймы из литейных форм, железо с вплавленным в него магнитом, украшения для лат.

Современная трактовка термина родом из середины прошлого века. Именно тогда активно начал применяться бетон, развивалось многоэтажное строительство. Масштабные конструкции требовали укрепления.

Когда металлический каркас был самостоятельным, он ржавел и быстро изнашивался. Внутри бетона металл оказался защищен от внешних воздействий, продлевая срок плит и, в целом, построек.

Если их перекрытия и стены армируют не всегда, то фундамент без стальных прутов не обходится. Впрочем, современный рынок предлагает альтернативные материалы, к примеру, композитную арматуру. Узнаем плюсы и минусы обеих, определимся, какую использовать.

Стальная арматура для фундамента

Это классика жанра, привычная и проверенная. Сталь – сплав железа с углеродом. Свойства арматуры варьируются за счет их пропорций и добавок. Так, легировка стали кремнием и марганцем увеличивает гибкость прутов, не убавляя прочность. Подобный эффект достигается, так же, с помощью добавки хрома.

Свойства стали для арматуры зависят и от типа обработки сплава. Есть горячий — и холоднокатный. В последнем случае температура проката, то есть вытяжки прутов, не превышает комнатной.

Виды арматуры стальной

При горячем преодолевается планку рекристаллизации. Так именуют процесс перестроения кристаллической решетки. При температуре 1 700-от градусов бразуются новые зерна с меньшими дефектами.

Горячий прокат придает металлу прочность и делает его восприимчивым к сварке. Не удивительно, что горячепрокатную арматуру берут, к примеру, для железнодорожных путей.

В фундаментах сварка приемлема лишь при устойчивом грунте, изменение профиля которого не предвидится. Если же почва начнет ходить, у фиксировано скрепленных прутов не будет люфта следовать за ней.

Места сварки могут разойтись. Они и так уязвимы, ведь воздействие температур при спайке арматуры меняет ее характеристики. В общем, нужна связка прутов проволокой, позволяющей сетке слегка «ходить». Получается, в горячепрокатной арматуре для фундамента нет смысла.

Размышляя, какую арматуру используют для фундамента, выбор, как правило, делают  в пользу прутов холодного проката. Их прогоняют через отверстия, диаметр которых постепенно уменьшается.

Это уплотняет сплав. При давлении из него уходит часть углерода. Его минимум  – залог гибкости прутов. Добавим к сему вязку проволокой. Вот и идеальный вариант для фундамента.

К тому же, холодная обработка стали, прошедшей до этого горячий прокат, увеличивает варианты обработки ее поверхности. Она может быть гладкой или рифленой.

Последний тип предпочтителен для зданий со значительными нагрузками на фундамент, многоэтажных, с массивными стенами из тяжелых материалов, к примеру, кирпича.

Для деревянного двухэтажного строения, или дома в пару этажей примерно на 100 квадратов из газобетона рифленые пруты излишни. Роль неровной поверхности арматуры – лучшая сцепка с бетоном. Рельеф «хватается» за него, словно сплетаясь со строительной смесью.

Выбирая, какую арматуру лучше использовать для фундамента, нужно учесть и его тип. Ленточный, к примеру, зиждется на 2-ух поясах армирования. Достаточно гладких прутов небольшого диаметра, как правило, это 10-12 миллиметров.

 

Для плиточных, цельнолитых фундаментов принято использовать арматуру 16-го диаметра. Сдвинуть цифры в сторону увеличения могут лишь рыхлые, подвижные грунты.

Обращаем внимание и на маркировку арматуры. Основное обозначение горячекатной –  буква «А» и латинские цифры от 1-го до 6-ти. Для холоднокатных прутов применяется буква «В».

Есть еще индексы. «Т» указывает на термическое упрочнение проволоки. Индекс «К» сигнализирует о повышенной устойчивости прутов к коррозии. «С» разрешает применять сварку.

Учитываем, что стальная арматура тяжела, не сгибается. Это вызывает проблемы с транспортировкой прутов. Проще перевозить композитную арматуру. Она сматывается в бухты, занимая минимальные объемы. О плюсах и минусах альтернативы стальным прутам, в следующей главе.

Композитная арматура для фундамента

Какую арматуру использовать для фундамента дома из разряда синтетической? Вариантов 4. Распространены 2. Это базальтопластиковая и стеклопластиковая арматуры.

Они выигрывают в ценнике, как среди своего класса, так и в сравнении со стальными прутами. Не указаны углепластиковая и стеклоармированный полиэтилентерефталат. Не смотря на высокий ценник последних, дадим и их краткий обзор.

Углепластик основан на углероде. Из природных его примеров вспоминаются графит и алмаз. Бриллиант – самый прочный в мире минерал. Соответственно, углероду можно придать «вид» непобедимого.

Все зависит от плотности кристаллической решетки. За счет нее углепластиковая арматура бьет металлическую по прочности на излом и удар. Это дает возможность использовать пруты меньшего диаметра, или в меньшем количестве, делая редкую сеть.

Под термином стеклоармированный полиэтилентерефталат скрываются волокна лавсана. Они сплетаются с нитями стекла. После температурной обработки и протяжки оно приобретает нетипичные для обычного стекла свойства, к примеру, перестает раскалываться при перегибах. Лавсан лишь добавляет гибкости, поскольку у полимера удлиненные молекулы. Вариант идеален для фундаментов в подвижных почвах.

Размеры стеклопластиковой арматуры

Теперь, к востребованным позициям композитной арматуры. Начнем с базальтопластика. Базальт – горная порода. Она распространена, а посему доступна. Породу расплавляют и вытягивают в нити.

Их скрутка с пластиковыми дает армирующие пруты. Для фундамента хороши, но не обязательны. Плюсы базальтопластиковой арматуры касаются, больше, работы со стенами.

Так, материал отлично пропускает радиоволны. В итоге, в доме без проблем настраивается беспроводной интернет. Если же нужно «настроить» прочность фундамента, принято брать стеклопластиковые пруты.

Их наименование звучит в строительных магазинах при ответе на вопрос, какую арматуру использовать для ленточного фундамента. Советуют материал и для сплошных заливок.

Мотивируют коррозийной стойкостью. В отличие от стали стеклопластик не окисляется. К тому же, полимер плохо проводит тепло. Это исключает образование так называемых мостов холода, ведущих к промерзанию платформы.

Дополнительными плюсами отсутствия в композите металла становятся прозрачность для электромагнитных и радиоволн. Для электрического тока, напротив, ставится блок.

Соответственно, использовать стекловолокно для заземления, подобно стали, нельзя. Это продлевает срок эксплуатации композита. Век его удлиняет, так же, солидная прочность на разрыв. Она выше, чем у стальной арматуры, почти в 1,5 раза.

Как и стальная, композитная арматура бывает гладкой и рифленый. Вытекающие последствия совпадают с формами металлических прутов. Последние, кстати, всегда серые.

Композитная арматура радует эстетов цветами и упрощает ориентацию в товарных позициях. Производители выделяют определенными красками диаметры «проволоки», типы ее закрутки.

 

Арматура для фундамента марка стали какая лучше

При частном строительстве созданию арматуры под фундамент многие застройщики не уделяют должного внимания, считая, что бетон способен противостоять нагрузкам. Так же неопытные строители не обращают внимания на марку, вид и класс прутьев арматуры.

Арматура для фундамента – это необходимый элемент составляющих железобетонного основания дома. Она позволяет увеличить прочность основания дома, так как один бетон плохо справляется с воздействием нагрузки. При заливке бетонной смеси стальные прутья арматуры в массиве бетона располагают так, чтобы основная нагрузка приходились на них.

Арматура для разных типов фундаментов

Чтобы укрепление бетона было реализовано в максимальной степени, следует знать, какая арматура нужна для обустройства ленточного фундамента, произвести ее расчет и правильно провести строительные работы.

При выборе металлических прутьев арматуры необходимо учитывать:

  • вид;
  • класс;
  • марку стали, из которой изготовлены стержни;
  • сечение прутков.

 

Какая арматура нужна для создания прочного каркаса

 

Вид

Арматура под фундамент делается из стальных прутьев в виде стержней с круглой формой сечения. Они могут быть гладкими и профилированными. Чтобы улучшить прочность фундамента выпускают стержни с ребристой поверхностью. Их можно использовать для фундамента в качестве основного материала, а для вспомогательных целей лучше взять гладкие прутки.

Раньше использовали только стальную арматуру, сейчас появилась прутья из прочного стеклопластика, которые можно применять на заболоченных участках. Их главное преимущество перед стальными – стойкость к коррозии.

Виды профиля для армирования

 

Класс

Для железобетонной монолитной плиты нужны рифленые стержни класса A400. Хотя они дороже гладких, зато их сцепление намного выше.

Важно! Не выбирайте арматуру для обустройства фундамента более низких классов, чем 400, при желании вы можете выбрать классы выше.

Марка

Для строительства основания дома используется арматура из горячекатаной стали. Марки арматуры для ленточного фундамента обозначаются литером «А». Цифра 400 указывает на предел текучести. Чем больше нагрузка, тем выше должна быть эта цифра.

Как правильно выбрать материалы для бани? Обращайте внимание на маркировку. Прутки, обозначенные литером «С», можно соединять сваркой. Если стоит маркировка «К», значит, что материал не подвержен коррозии.

Механические характеристики горячепрокатной арматуры

 

 

Сечение

Сечение – основной параметр прутьев. Стальные прутья выпускаются ᴓ от 0,5 до 3,2 м, металлопластиковые могут иметь диаметр от 0,4 до 2 см.

При возведении частных домов нужны стержни диаметром 0,8-1,6 см.

Как проводится армирование

При строительстве дома на бетонной плите необходимо провести армирование каркаса в зонах продавливания, к ним относятся места опирания несущих и поперечных стен или колонн.

Армированием фундаментной ленты занимаются в последующем порядке:

  • создают оси металлических каркасов ленты;
  • сгибают прутья, таким образом, что концы уходят в разные стороны. Это необходимо для укрепления углов и примыканий;
  • соединяют арматуру ленточного фундамента. Штыри должны быть соединены внахлест;
  • для закрепления верхнего ряда прутков устанавливают поперечные стержни на каждом армирующем поясе. Между собой продольные линии соединяют проволокой и затем связывают с нижним рядом;
  • устанавливают верхние стержни и армируют углы в местах их пересечения с помощью загибов в виде хомутов;
  • связывают стрежни верхнего ряда с опорными хомутами для повышения жесткости каркаса;
  • устанавливают пластиковые, металлические или фибробетонные фиксаторы для удержания арматуры в центре опалубки;
  • проводят опалубку.

 

Схема армирования

 

На ленточный фундамент давят силы снизу, когда из-за морозов почва начинает вспучиваться, а также тяжесть дома – сверху. Поэтому делают стальные пояса сверху и снизу. Если ленточный фундамент глубокого заложения, то поясов армирования делают уже три. При высоте ленты больше 150 см, устанавливают вертикальные и поперечные прутья. Такая методика позволяет сделать основание крепким даже на слабых грунтах.

Столбчатый фундамент из буронабивных свай

 

В последние годы при строительстве частных домов стал популярен свайно-столбчатый фундамент, такой способ более технологичен. На нестабильных грунтах буронабивные сваи, расширяющиеся сверху вниз, иногда становятся единственным возможным основанием дома.

Строительство буронабивного фундамента начинают с разметки расположения свай. Чтобы они выдержали нагрузку на разрыв не обойтись без усиления бетона, для этого выполняют вертикальное армирование.

Металлическая заготовка для буронабивного основания

 

Сначала подготавливают материал. Для укрепления пятки столба требуется 4 прутка. Длина прутьев около 2,4 м. Их концы загибают в виде буквы L. Для создания каркаса скрепляют по несколько штук прутков с помощью вязальной проволоки, чтобы получить жесткую металлическую конструкцию с вертикальными прутками, толщиной не менее 8 мм. Ее погружают в скважину во время заливки. Металлический каркас не должен касаться стенок отверстия и дна скважины. Затем проводится опалубка. При ее заполнении каркас периодически встряхивают. Чтобы бетон легче сцеплялся с металлом, все нужно тщательно уплотнить, чтобы не образовались воздушные пустоты.

Таблица расчета веса стержневой арматуры

Номинальный диаметр профиля Вес, кг/м
50 15,410
45 12,480
40 9,870
36 7,990
32 6,310
28 4,830
25 3,850
22 2,980
20 2,470
18 2,000
16 1,580
14 1,210
12 0,888
10 0,617
8 0,395
6 0,222

Как рассчитать арматуру для фундамента

Сейчас для обустройства основания купить арматуру и бетон, сделать опалубку несложно, трудности заключаются в подсчете количества нужных материалов. Расчет количества и стоимости арматуры для каждого вида основания определяется индивидуально.

Необходимо соблюдать технологические нормы по расположению арматуры

 

Правила подсчета регламентируются нормативными документами. Исходя из требований СНиП 52-01-2003, общее сечение арматуры на фундамент в разрезе может составлять 0,1% от площади всей ж/б конструкции в данной плоскости.

Важно! Самой главной ошибкой при армировании фундамента плитного типа или любого другого являются неправильные расчеты предполагаемой нагрузки на основание, или их отсутствие.

Чтобы не допустить ошибки, необходимо получить геодезические данные конкретного участка. Также важно учитывать соотношение общей площади диаметра прутков и площади ленты. Для каркаса необходимо рассчитать количество проволоки для вязки ленточного фундамента и подобрать нужное количество прутьев для ленточного основания. Это можно сделать с одновременным составлением схемы их расположения. Количество материалов во многом обуславливается периметром основания, а также зависит от ширины фундамента.

Как определить количество прутьев для армирования столбчатого фундамента. Чтобы сделать остов под столб ᴓ 20 см и глубиной 200 см, потребуется 4 прутка диаметром 1,2 см. Чем соединять прутья? Для этого потребуется проволока. Прутки перевязывают в 4 местах с шагом 5 см с помощью горизонтальных элементов.

На один столб потребуется:

  • ребристая арматура диаметром 0,6 см и длиной 880 см с учетом припуска 20 см на привязку ростверка;
  • гладкие прутки ᴓ 0,6 см – 320 см;
  • проволока для вязки каркаса – 480 см.

Результаты умножаете на количество столбиков.

 

Правильные расчеты позволят создать прочное основание дома

 

Также при расчете учитывается количество цемента. На каждый квадратный метр бетона приходится различное количество прутков. По строительным нормам для устройства основания общего назначения на каждые 5 м² бетона требуется 1 т армирующих элементов.

Методика расчета очень сложная и зависит от многих факторов. Поэтому для индивидуального застройщика связана с определенными рисками. При соблюдении технологических рекомендаций и советов опытных строителей вы сможете сделать крепкое основание дома.

 

Какую арматуру использовать для фундамента дома

Для заливки фундамента в современных домах применяется железобетон, представляющий собой бетон, укрепленный арматурным каркасом. При правильном подборе и расчете материалов удается получить действительно прочное и надежное основание.

Арматура каких типов может быть использована при заливке фундамента 

Ни для кого не секрет, что фундамент заливается из цементного состава – бетона. И несмотря на высокую долговечность и прочность данного материала, он является весьма хрупким, а потому для его упрочнения используется специальная арматура для фундамента дома.

 

Если ранее при заливке фундаментов использовались исключительно металлические прутки, то сегодня это далеко не единственный вариант. В качестве укрепления фундаментной подошвы в наши дни используется два вида арматуры:

 

·         Металлическая арматура для фундамента. Классический вид арматуры, представляющий собой прутья, изготовленные из стали. Их самым распространенным вариантом являются стержни с круглым сечением. Чтобы улучшить прочностные характеристики таких прутков, на их поверхность наносится винтовая ребристая поверхность.

·         Относительно недавно стали изготавливать арматуру из стеклопластика. Несмотря на то, что изобретение композитных прутков относится к 70-м годам прошлого века, активно использоваться они стали лишь в последние годы. И сегодня такие изделия отличаются постепенным вытеснением своих металлических аналогов. Их изготавливают из высокопрочного стеклопластика, что обеспечивает основные преимущества таких прутков, заключающиеся в надежной коррозионной стойкости.

 

Какой вид арматуры лучше 

С появлением стеклопластикового аналога многие люди стали задаваться вопросом: какая арматура для фундамента лучше? На самом деле, идеального варианта пока еще не изобрели, а потому однозначно ответить на этот вопрос не представляется возможным: оба вида прутков имеют свои недостатки. И одним из основных минусов стеклопластиковой арматуры является относительно недавнее начало ее применения. Поэтому пока сложно говорить о ее прочности и долговечности.

 

Решая, какую выбрать арматуру для фундамента, необходимо в первую очередь обратить внимание на диаметр прутков:

 

1.       Для металлических вариантов сечение может составлять в пределах 5-32 мм;

2.       Стеклопластиковые прутки обычно изготавливаются в диаметре 4-20 мм.

 

Для обеспечения сооружению необходимых прочностных характеристик следует подобрать правильный диаметр арматурных прутьев. При этом нужно учесть размеры и вес здания, тип фундамента, наличие сезонных деформаций, тип грунта и т. д.

 

Для частного строительства чаще всего выбирается стальная арматура для фундамента дома, диаметром 10-16 мм. Такие прутки обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать нагрузку, оказываемую зданием в один-два этажа.

 

Металлические прутки могут иметь как гладкую, так и ребристую поверхность. Стержни первого типа используются чаще всего в роли соединительных перемычек, а потому они не испытывают основные нагрузки от здания. Ребристые варианты предназначены для зон, в которых присутствуют растягивающие нагрузки.

 

Также при выборе арматуры следует учитывать и разницу в марке стали. К примеру, прутки могут быть изготовлены из низколегированной или углеродистой стали.

Варианты сборки металлического каркаса 

Арматурные прутья используются не по отдельности, а из них формируется общая конструкция – каркас, обеспечивающий дополнительную прочность бетона. Такой каркас подлежит сборке, после чего устанавливается в опалубку. Процесс сборки может предусматривать различные варианты:

 

1.       Точечная сварка. Этот вариант используется при промышленном строительстве, позволяя быстро и надежно скреплять прутья в общую конструкцию. Но у данной методики присутствуют свои нюансы. К примеру, сварке подлежат лишь те стержни, у которых имеется маркировка «С». Помимо этого, сварка обеспечивает жесткий тип скрепления, что является недостатком конструкции, поскольку при постоянных нагрузках необходимы незначительные люфты в соединениях, которые будут сглаживать деформацию. При сварке это исключается, к тому же, первоначальная прочность прутков также несколько снижается.

2.       Избежать вышеописанных недостатков позволяет технология вязки. Такое армирование фундамента арматурой предполагает использование специально предназначенной вязальной проволоки. Посредством нее создаются специальные петли, которые закручиваются на пересечении стержней. В отличие от первого варианта, такой каркас получается с люфтом, что является лучшим вариантом. К тому же, такие прутки не теряют прочностных характеристик. Изготавливать подобные каркасы можно не только из металлических, но и из стеклопластиковых стержней.

Как армируется фундамент

Технология укладки прутьев зависит от того, какой тип фундамента был выбран изначально. Поэтому схема для каждого вида может быть различной. Рассмотрим более подробно какую выбрать арматуру для фундамента различных типов и какие конструкции каркаса следует использовать в каждом конкретном случае.

 

Особенности арматуры для ленточных оснований 

 

Это наиболее популярный тип основания, поскольку стоимость ленточного фундамента является ниже плитного, но при этом он позволяет обустроить цокольный этаж. Ленточный фундамент должен быть рассчитан таким образом, чтобы его высота значительно превышала длину. В сравнении с плитами лента является менее подверженной изгибам и деформациям, а потому прутья для ленточного фундамента можно выбирать с меньшим сечением. Обычно арматура для ленточного фундамента используется с сечением в 10-12 миллиметров.

 

Независимо от того, какой высоты будет лента, ее обустройство осуществляется с использованием двух армирующих поясов. При этом размещать каркас необходимо на расстоянии около 50 мм от поверхности бетона. Это позволит арматуре принять на себя максимальную нагрузку, появляющуюся при деформациях основания.

 

Поскольку вертикальные стержни и поперечины нагрузки не несут, а необходимы лишь для скрепления конструкции, то для них может использоваться более тонкая арматура с гладкой поверхностью.

Если лента имеет в ширину 400 мм, то достаточно будет установить два продольных прута сверху и столько же снизу по всей поверхности ленты. Если же речь идет о слабых почвах с большой подвижностью, то в таких случаях арматура для ленточных фундаментов должна использоваться в большем количестве, в среднем 3-4 прутка.

 

Армирование плитного фундамента

 

Строительство плитного фундамента – это наиболее дорогостоящий вариант, поскольку он предусматривает наибольшее количество стройматериалов. В то же время, именно плитный фундамент является наиболее прочным и надежным вариантом.

 

В данном случае используются стержни, имеющие диаметр 12-16 мм и ребристую поверхность. Окончательный диаметр выбирается, исходя из мощности здания и типа грунта, на котором оно будет построено. Следует помнить, что чем в более тяжелых условиях проходит строительство, тем толще должны быть стержни.

 

Процесс армирования предусматривает укладку двух стальных поясов, созданных посредством скрепления арматурных стержней под прямым углом. Таким образом получается ячеистая конструкция, каждая клетка которой имеет размер 20 см.

Свайный фундамент 

Свайный фундамент цена которого является наиболее приемлемой, является отличным решением для каркасно-щитовых домов, одноэтажных построек и домов с мансардой. Для изготовления столбчатых оснований обычно используются пруты, диаметром 10-12 мм. При этом их поверхность должна быть ребристой. В качестве горизонтальных перемычек можно использовать прутки, толщиной 4-6 мм. На них не будет приходиться давления, они необходимы лишь для того, чтобы создать единую конструкцию каркаса.

 

В зависимости от диаметра столба, каркас может предполагать использование 2-4 прутьев. В некоторых случаях количество стержней может быть увеличено. По длине они должны строго соответствовать высоте самого столба. Прутья следует располагать таким образом, чтобы они находились не ближе 5 см к стенке сваи.

Какое количество арматуры необходимо для создания надежного фундамента

 

Прежде, чем начать армирование фундамента арматурой, необходимо закупить ее в нужном количестве. И каждый вид основания требует определенного количества данного стройматериала. Все правила подсчета прописаны в соответствующих нормативных документах.

 

Так, для ленточных оснований по нормам СНиП относительное содержание несущих продольных стержней должно превышать 0,1% от общей площади сечения всей железобетонной конструкции. Говоря простым языком, здесь сопоставляется площадь ленты и общая площадь сечения стержней.

Для определения количества арматуры для плитных оснований используются те же нормы расчета. Лучше всего доверить эту работу профессионалам, ведь при недостаточной прочности фундамента под угрозой находится все здание.

Профессиональные работы по заливке фундаментов и строительству домов 

Если вас интересует строительство фундамента в Подмосковье, то вам следует обратить свое внимание на компанию ИнноваСтрой. Наши специалисты уже не первый год занимаются выполнением подобных работ, а потому способны провести их на высшем уровне.

 

ИнноваСтрой – это компания, в которой работают высококвалифицированные специалисты различных областей. Опытные проектировщики смогут создать проект дома с нуля или же подобрать для вас оптимальный типовой вариант. Мы сможет произвести расчет прочности фундамента, учитывая все соответствующие факторы, что позволит построить по-настоящему надежный и долговечный дом.

 

Специалисты ИнноваСтрой способны выполнить весь спектр проектировочных и строительных работ, начиная от создания проекта и заканчивая строительством дома под ключ.

Какую арматуру использовать для фундамента

Уважаемые читатели  StroyVopros.net, доброго времени суток. В данной статье мы разберем, какую арматуру использовать для фундамента, а также выясним разновидности арматуры  и какая арматура лучше всего подходит для разных типов фундамента и бетона.

Какую арматуру использовать для фундамента

Бетон является достаточно старым изобретением, его варианты использовались еще в Древнем мире. Однако, бетонная отливка, несмотря на хорошие показатели сопротивляемости нагрузкам на сжатие, имеет недостаточно приемлемые показатели при сопротивляемости нагрузкам на других направлениях.

Между тем бетонные конструкции, особенно бетонные отливки, лежащие в основе разнообразных фундаментных конструкций могут подвергаться воздействиям и по другим направлениям. На ленточные бетонный фундамент, на бетонный фундамент в виде монолитной плиты, на забивную сваю или на буронабивную сваю воздействует не только вес самого строения, но и усилия грунта, изменяющегося в объемах, вследствие сезонных изменений. На большей части нашей страны грунт зимой замерзает и влага, содержащаяся в нем расширяет объем почвы. Расширение происходит во всех направлениях и фундаментное основание может подвергаться горизонтальным нагрузкам. Также грунт на вашем строительном участке может состоять из нескольких слоев различной плотности, которые могут перемещаться относительно друг друга.

Для повышения прочности бетонных отливок по всем направлениям в тело бетонной отливки внедряется силовой каркас, который становится своеобразным «скелетом» вашего фундамента. В качестве «костей» этого «скелета» используется металлическая арматура.

Армирование фундамента

Типы арматуры для фундаментов

  1. Металлическая арматура для создания силового каркаса бетонных фундаментов представляет собой прутья из стали. Наиболее распространенными являются металлические прутки, имеющие в сечении круглую форму. Для повышения прочностных характеристик поверхность металлического прутка снабжается ребристой винтовой поверхностью.
  2. Кроме того, в последнее время арматура для бетонных отливок может изготавливаться из прочного стеклопластика. Производители указывают, что стеклопластиковая арматура может превышать плотность металлических прутьев.

    Стеклопластиковая арматура — фото

Основной характеристикой арматуры является ее сечение или диаметр. Строительная промышленность выпускает металлическую арматуру с диаметром от 5 до 32 миллиметров. Таким образом, при проектировании металлического каркаса можно подобрать стальную арматуру с сечением, обеспечивающим необходимую прочность всей конструкции.

При индивидуальном строительстве, при создании фундаментных оснований обычно используется арматура и диаметром сечения от 8 до 16 миллиметров.

Для каждого типа фундаментов: ленточного, монолитного в виде плиты или буронабивного свайного диаметр арматуры подбирается индивидуально.

Кроме того, металлическую арматуру, вне зависимости от ее сечения можно разделить на два основных типа:

  • С ребристой поверхностью. Такая арматура должна применяться на участках, на которые будут приходиться растягивающие нагрузки. Ребристая поверхность такого арматурного прута показывает более высокую степень зацепления с застывшим бетонным раствором, так как входит с ним контакт на большей поверхности.
  • Пруты с гладкой поверхностью. Такая арматура обычно используется в качестве соединительных перемычек. Таким образом на нее не должны приходиться основные нагрузки, а гладкая металлическая арматура может соединять продольные силовые линии, изготовленные из ребристой металлической арматуры.

Как соединять арматуру в фундаменте

В промышленном строительстве металлические прутья арматуры обычно соединяют в единый каркас посредством точечной электрической сварки. Это позволяет фиксировать места пересечения прутьев с высокой скоростью. Однако это способ имеет и свои ограничения:

  • Во-первых, соединять сваркой можно не все типы металлической арматуры, а только ту, которая имеет в своей маркировке буку «С» — «сварка».
  • Кроме того, сварка металлических прутьев арматуры является жестким средством фиксации, однако силовой каркас должен в местах пересечения прутьев должен иметь небольшую степень свободы. Между тем сварка фиксирует прутья без люфта.
  • Еще одним недостатков сварки арматуры является потеря прочностных свойств металлического прутка в месте сварки.

Также популярным способом соединения металлических прутьев арматуры в местах ее пересечения в каркасе является вязка. Она проводится с помощью вязальной проволоки, из которой формируются и закручиваются петли в каждом месте пересечения металлических прутков каркаса.

Свежим способом фиксации пересечения металлических прутьев является использование пластиковых строительных хомутов. Это очень быстрый способ фиксации, а также сравнительно дешевый.

Вязка арматуры — фото

При соединении прутьев каркаса в угловых частях фундамента их необходимо соединять внахлест, с загибанием прутьев, без их простого пересечения. Читайте статью — как связать арматуру для фундамента.

Используем арматуру при возведении ленточного фундамента

При создании монолитных бетонных фундаментных оснований рекомендуется создавать не менее двух горизонтальных уровней армирования. При этом ни одна часть армирующего пояса не должна касаться поверхности опалубки, и, соответственно поверхности будущей бетонной отливки.

Для ленточного фундамента в индивидуальном домостроительстве рекомендуется использовать прутья с диаметром от 10 до 14 миллиметров. Чем выше вес вашей будущей постройки – тем больше должно быть сечение используемой в фундаменте арматуры.

В каждом из горизонтальных армирующих поясов ленточного фундамента должно быть не менее двух продольных силовых линий, составленных из ребристой арматуры. Между собой продольные линии и горизонтальные слои соединяются соответственно горизонтальными и вертикальными силовыми перемычками, для которых можно использовать более дешевую и меньшую в сечении гладкую арматуру.

Для каркаса ленточного фундамента под частный дом шаг между соединительными перемычками может составлять около 50 сантиметров.

Арматура для ленточного фундамента

Со всех сторон силовой каркас ленточного фундамента должен быть окружен бетоном. Предохранительный слой должен составлять не менее 5 сантиметров. Но не стоит и сильно заглублять горизонтальный силовой пояс в бетонную отливку – ведь он выполняет роль металлической балки и предохраняет бетонную отливку от повреждения при ее изгибе.

В нижней части бетонной ленты расстояние от силового пояса до наружного края отливки может составлять 3 сантиметра.

Создаем армирующий каркас в буронабивных сваях

Для армирования буронабивных свай используется металлический ребристый пруток с сечение около сантиметра. Для армирования сваи можно применять от 2 до 4-х и более вертикальных силовых линий. Конечное количество вертикальных прутьев в отливке зависит от диаметра будущей сваи.

Схема армирования буронабивных свай

Диаметр буронабивной сваи регулируется опалубкой. В ее качестве можно использовать отрезки труб практически из любого материала. Так при применении в качестве опалубки асбестоцементной трубы с диаметром в 20 сантиметров можно использовать 4 прута сантиметрового сечения.

Также, как и ленточном бетонном фундаменте металлические арматурные прутки должны быть полностью покрыты бетонным раствором и не касаться стен опалубки.

Армируем бетонный фундамент в виде монолитной плиты

Создание монолитного бетонного фундамента в виде плиты является одним из самых дорогих, но, в то же время одним из самых надежных решений. При этом в таком фундаменте будет использоваться и большое количество арматуры.

Армируем бетонный фундамент в виде монолитной плиты

Для такого фундамента используется арматура с сечением от 10 до 16 миллиметров. При виде сверху два горизонтальных силовых армирующих пояса должны образовывать клетки с размерами 20 на 20 сантиметров.

металлическая, композитная или стеклопластиковая, какой нужен диаметр и шаг, как сделать расчет расхода материала

Чтобы плитный фундамент был достаточно прочным и стойким по отношению к растягивающим и сжимающим деформациям в процессе эксплуатации, его усиливают арматурными прутьями.

Какой материал лучше выбрать? Когда подойдет композитная арматура, а в каком случае нужно приобрести металлическую?

Как определиться с диаметром и как выяснить потребность в количестве – можно узнать из настоящей статьи.

Правила выбора материала

От типа арматуры и качества сборки армирующего каркаса напрямую зависит срок службы плитного основания. В задачи инженера при проектировании фундамента входит выбор материала арматуры, а также ее типа и размера сечения. Между стальными и композитными прутьями эксперты советуют делать выбор в пользу первых изделий, поскольку технология их использования достаточно изучена и проверена временем.

Композитные аналоги начали использовать при закладке плитных фундаментов не так давно, при этом производители гарантируют высокие прочностные характеристики изделий, несмотря на их легкий вес. Особого внимания заслуживает стеклопластиковая арматура с поперечными надсечками, прочность которой, согласно заявленным качествам, в 10 раз превышает стальные стержни.

Практикующие инженеры и конструкторы не решаются заменить металл на композитный материал и поэтому рекомендуют частным строителям придерживаться традиционной схемы изготовления стального арматурного каркаса.

Металл

Основные преимущества стали доказаны временем, поэтому большинство строителей отдают предпочтение этому варианту. Качество металлопроката регламентируется правилами ГОСТ 5781-82.

По типу поверхности металлическая арматура делится на такие типы:

  1. Рифленые прутки – за счет наличия выпуклых элементов, расположенных под углом, поверхность металла надежно схватывается с бетоном.
  2. Гладкие прутки – изделия имеют одинаково круглое сечение по всей длине.

По способу изготовления арматура может быть напрягаемой и ненапрягаемой. В первом случае в процессе изготовлены арматуру подвергают предварительному растяжению. Это позволяет частично или полностью устранить растягивающее напряжение от нагрузки.

При проектировании основания сооружения уточняют состав и класс стали. Так, рифленую ненапрягаемую арматуру класса Alll используют в качестве продольных элементов каркаса. При монтаже силовой конструкции напрягаемую гладкую арматуру класса Al применяют в качестве поперечных и П-образных конструктивных элементов.

Помимо класса, учитывают марку арматуры, которая может быть от С1 до С8. Увеличение марки свидетельствует о росте прочностных характеристик за счет добавления легирующих компонентов в состав стали.

Диаметр прутков выбирают, исходя из проектных нагрузок:

  • от 10 до 12 мм – при проектировании каркасно-щитовых, деревянных сооружений и домов из пенобетона;
  • от 14 до 16 мм – при возведении тяжеловесных конструкций.

Композит

Композитный материал состоит из волокон различного происхождения, которые связаны в одну структуру за счет полимерной пропитки.

По типу задействованного сырья арматура для фундамента может быть таких типов:

  • стекловолоконной;
  • базальтопластиковой;
  • углеводородной;
  • арамидной и т.д.

Поверхность композитной арматуры может быть двух типов:

  • условно гладкой – с нанесением мелкозернистого кварцевого песка;
  • периодической – с обмоткой стержня полимерным канатам с последующим покрытием термореактивной смолой.

Состав и механические свойства композитной арматуры регламентируются нормативами ГОСТ 312938-2012, но, несмотря на общие требования, производители продолжают экспериментировать с составами, поэтому проектировщикам остается ориентироваться только на заявленные свойства материала.

Расход при армировании плитного основания

Потребность в материале определяется исходя из площади основания и выбранного шага. Например, если площадь плиты 8 на 8 метров, а стандартный размер ячейки 20х20 см, то необходимо использовать:

8/0,2+1=41 пр по 8 м.

Для изготовления сетки добавляют столько же поперечных стержней – 41 шт.

Если каркас состоит из двух поясов, то рассчитанное количество прутков необходимо увеличить в два раза:

82×2=164 шт.

Таким образом, для изготовления конструкции в соответствии с проектными условиями всего понадобится 164 стержня арматуры. Учитывая стандартный размер стальной арматуры – 6, узнают общую потребность в материале:

164×6=984 м.

Чтобы посчитать количество материала на вертикальные перемычки, необходимо знать число точек пересечения продольных и поперечных элементов:

41×41=1681 шт.

Чтобы узнать, какая нужна длина одной вертикальной перемычки, необходимо знать высоту плиты и необходимый запас бетона. Например, толщина плиты – 20 см, а минимальное расстояние от ее грани армокаркаса составляет 5 см. Тогда длина одного стержня будет равной:

25-5-5=10 см=0,1 м.

Тогда общая потребность в арматуре на вертикальные перемычки составит:

1681×0,1=168,1 м.

Если производитель продает арматуру по весу, то можно найти этот параметр, умножая метраж на массу одного погонного метра арматуры, которая составляет 0,66 кг.

Расчет для монолитного основания

Схема армирования монолитного основания зависит от ее толщины. Если высота конструкции превышает 0,15 см, то необходимо устраивать пространственный армирующий каркас из верхнего и нижнего поясов.

В противном случае можно обойтись одной сеткой из продольных и поперечных стержней. В процессе проектирования инженер составляет схему армирования и разрабатывает чертеж, с которым будет проще рассчитать количество арматуры и без ошибок собрать силовую конструкцию.

Шаг

При перпендикулярном расположении продольных и поперечных стержней на рабочем участке конструктору необходимо обеспечить оптимальный размер ячеек.

Для этого используют нормативные требования относительно выбранного шага, который может быть равным:

  • для легковесных сооружений – 40 см;
  • для домов из бетона или кирпича – от 20 см;
  • в местах максимальной нагрузки (под точками пересечения внутренних перегородок) – размер ячейки уменьшается в два раза.

Параметры ячейки не должны превышать высоту плиты больше, чем в 1,5 раза.

Диаметр

Методика определения оптимального диаметра материала заключается в последовательных расчетах:

  1. Узнают площадь сечения плиты, умножая длину на высоту.
  2. Определяют допустимую площадь сечения стержня методом деления площади сечения плиты п.1 на минимальный процент армирования, равный по ГОСТу 15%.
  3. Рассчитывают площадь арматуры в одном из двух поясов, разделив результат вычислений п.2 на 2.
  4. Определяют значение минимального сечения, зная длину плиты и шаг между арматурой.

Из ГОСТа 5781 можно взять справочную информацию для определения диаметра арматуры для плитного фундамента по размеру его сечения. Практикующие строители советуют использовать прутки диаметром 10 мм, если площадь основания не превышает 9 м2. В остальных случаях лучше выбирать арматуру диаметром от 12 до 16 мм.

Чем чреват неправильный выбор?

В большинстве случаев ошибки в армировании возникают из-за неправильного расчета суммарных нагрузок от конструкции на плитное основание.

Тогда конструктор может выбрать недостаточные размер арматуры и ее количество.

В результате основание остается уязвимым к вертикальным нагрузкам и разрушается раньше заявленного срока службы.

В лучшем случае результатом ошибочных расчетов станет появление осадочных трещин, в худшем – плита может расколоться, что грозит полным обрушением здания.

С целью экономики некоторые собственники для армирования фундамента используют старые швеллеры, рельсы и трубы и другие стальные изделия с гладкой поверхностью. В таком случае из недостаточного сцепления металла с бетоном ухудшаются прочностные характеристики силовой конструкции.

При монтаже армокаркаса методом сварки самой грубой ошибкой является использование стали, марка которой в своем обозначении не содержит символ «С». Это значит, что материал изначально обладает недостаточной прочностью, а под действием силы тока его структура станет еще слабее в местах сварочных швов, что в несколько раз сократит срок службы плитного основания.

Заключение

Технология допускает не армировать бетонную плиту только в том случае, если она располагается на поверхности земли и ничто не грозит стойкости ее конструкции. Как правило, на практике фундамент подвергается сжимающим и растягивающим нагрузкам, которые воздействуют на материал и разрушают его структуру.

Чтобы избежать преждевременного выхода из строя силовой конструкции, в тело плиты помещают арматурный каркас. К качеству и размеру материала предъявляют особые требования, поэтому проектировщик должен быть ознакомлен с ГОСТ 5781-82 для металлической арматуры и ГОСТ 31938-2012 – для композитных прутков.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Мой мир

применений обучения с подкреплением в реальном мире | автор: garychl

II. Приложения

Эта часть написана для обычных читателей. В то же время он будет более ценным для читателей, знакомых с RL.

Управление ресурсами в компьютерных кластерах

Разработка алгоритмов распределения ограниченных ресурсов для различных задач является сложной задачей и требует эвристики, созданной человеком. В документе «Управление ресурсами с глубоким обучением с подкреплением» [2] показано, как использовать RL для автоматического обучения распределению и планированию ресурсов компьютера для ожидающих заданий с целью минимизировать среднее замедление выполнения задания.

Пространство состояний было сформулировано как текущее распределение ресурсов и профиль ресурсов заданий. Для области действия они использовали уловку, позволяющую агенту выбирать более одного действия на каждом временном шаге. Вознаграждение представляло собой сумму (-1 / продолжительность работы) по всем заданиям в системе. Затем они объединили алгоритм REINFORCE и базовое значение, чтобы вычислить градиенты политики и найти лучшие параметры политики, которые дают распределение вероятностей действий для минимизации цели.Щелкните здесь, чтобы просмотреть код на Github.

Управление светофором

В статье «Многоагентная система на основе обучения с подкреплением для управления сигналами сетевого трафика» [3] исследователи попытались разработать контроллер светофора для решения проблемы перегрузки. Однако, протестированные только в смоделированной среде, их методы показали лучшие результаты, чем традиционные методы, и пролили свет на потенциальное использование многоагентного RL при проектировании системы трафика.

Транспортная сеть с пятью перекрестками.Источник.

Пять агентов были помещены в транспортную сеть с пятью перекрестками, с агентом RL на центральном перекрестке для управления сигнализацией трафика. Состояние было определено как восьмимерный вектор, каждый элемент которого представляет относительный транспортный поток на каждой полосе движения. Агенту было доступно восемь вариантов выбора, каждый из которых представляет комбинацию фаз, а функция вознаграждения была определена как уменьшение задержки по сравнению с предыдущим временным шагом. Авторы использовали DQN, чтобы узнать значение Q пар {состояние, действие}.

Робототехника

Существует огромная работа по применению RL в робототехнике. Читателям предлагается обратиться к [10] для обзора RL в робототехнике. В частности, [11] обучил робота изучать правила сопоставления необработанных видеоизображений с действиями робота. Изображения RGB подавались на CNN, а выходными данными были крутящий момент двигателя. Компонент RL представлял собой управляемый поиск политик для генерации обучающих данных, полученных из его собственного распределения состояний.

Демо статьи.

Конфигурация веб-системы

В веб-системе имеется более 100 настраиваемых параметров, и процесс настройки параметров требует наличия опытного оператора и многочисленных проверок на наличие ошибок.В статье «Подход с подкреплением к автоконфигурации онлайн-веб-системы» [5] была показана первая попытка автономной реконфигурации параметров в многоуровневых веб-системах в динамических средах на основе виртуальных машин.

Процесс реконфигурации можно сформулировать как конечный MDP. Пространство состояний представляло собой конфигурацию системы, пространство действий - {увеличение, уменьшение, сохранение} для каждого параметра, а вознаграждение определялось как разница между заданным целевым временем отклика и измеренным временем отклика.Авторы использовали безмодельный алгоритм Q-обучения для выполнения задачи.

Хотя авторы использовали некоторые другие методы, такие как инициализация политики, чтобы исправить большое пространство состояний и вычислительную сложность проблемы, вместо потенциальных комбинаций RL и нейронной сети, считается, что новаторская работа проложила путь для будущих исследований в эта зона.

Химия

RL также может применяться для оптимизации химических реакций. [4] показали, что их модель превосходит современные алгоритмы, и обобщены на несходные базовые механизмы в статье «Оптимизация химических реакций с помощью глубокого обучения с подкреплением».

В сочетании с LSTM для моделирования функции политики агент RL оптимизировал химическую реакцию с помощью марковского процесса принятия решений (MDP), характеризуемого {S, A, P, R}, где S - набор экспериментальных условий (например, температура, pH и т. д.), A - набор всех возможных действий, которые могут изменить условия эксперимента, P - вероятность перехода от текущего условия эксперимента к следующему условию, а R - вознаграждение, которое является функцией состояния.

Приложение отлично подходит для демонстрации того, как RL может сократить трудоемкую работу, выполняемую методом проб и ошибок, в относительно стабильной среде.

Персонализированные рекомендации

Предыдущая работа над новостными рекомендациями столкнулась с рядом проблем, включая быстро меняющуюся динамику новостей, пользователям быстро надоедает, а показатель CTR не может отражать уровень удержания пользователей. Guanjie et al. применили RL в системе рекомендаций новостей в документе, озаглавленном «DRN: Структура глубокого обучения с подкреплением для рекомендаций новостей» для борьбы с проблемами [1].

На практике они создали четыре категории функций, а именно: A) функции пользователя и B) функции контекста как характеристики состояния среды и C) функции новостей пользователя и D) функции новостей как функции действий.Четыре характеристики были введены в Deep Q-Network (DQN) для расчета Q-значения. Список новостей был выбран для рекомендации на основе Q-значения, и нажатие пользователем на новости было частью вознаграждения, полученного агентом RL.

Авторы также использовали другие методы для решения других сложных задач, в том числе воспроизведение памяти, модели выживания, Dueling Bandit Gradient Descent и так далее. Пожалуйста, обратитесь к бумаге для получения подробной информации.

Торги и реклама

Исследователи из Alibaba Group опубликовали статью «Назначение ставок в реальном времени с многоагентным подкрепляющим обучением в медийной рекламе» [6] и заявили, что их распределенное кластерное решение для мультиагентных торгов (DCMAB) достигло многообещающие результаты, и поэтому они планируют провести живое тестирование на платформе Taobao.

Подробности реализации оставлены на усмотрение пользователей. Вообще говоря, рекламная платформа Taobao - это место, где продавцы могут делать ставки, чтобы показывать рекламу покупателям. Это может быть проблема с несколькими агентами, потому что продавцы делают ставки друг против друга, и их действия взаимосвязаны. В документе продавцы и покупатели были сгруппированы в разные группы, чтобы уменьшить вычислительную сложность. Пространство состояний агентов показывало статус затрат-доходов агентов, пространство действий было заявкой (непрерывно), а вознаграждение - доходом, вызванным кластером клиентов.

Алгоритм DCMAB. Источник: https://arxiv.org/pdf/1802.09756.pdf

В статье также изучались другие вопросы, в том числе влияние различных настроек вознаграждения (корыстные или согласованные) на доходы агентов.

Games

RL так хорошо известен в наши дни, потому что это основной алгоритм, используемый для решения различных игр и иногда для достижения сверхчеловеческой производительности.

RL против линейной модели против человека. Щелкните здесь, чтобы найти источник.

Самыми известными должны быть AlphaGo [12] и AlphaGo Zero [13].AlphaGo, обученная бесчисленным человеческим играм, уже достигла сверхчеловеческих качеств, используя сеть создания ценности и поиск по дереву Монте-Карло (MCTS) в своей политической сети. Тем не менее, позже исследователи подумали и попробовали более чистый подход RL - обучить его с нуля. Исследователи позволили новому агенту AlphaGo Zero поиграть с самим собой и наконец победить AlphaGo 100–0.

Deep Learning

В последнее время можно увидеть все больше и больше попыток объединить RL и другую архитектуру глубокого обучения, и они показали впечатляющие результаты.

Одна из самых влиятельных работ в RL - новаторская работа Deepmind по объединению CNN с RL [7]. Поступая таким образом, агент получает возможность «видеть» окружающую среду через сенсорную систему больших измерений, а затем учиться взаимодействовать с ней.

RL и RNN - еще одна комбинация, которую люди использовали для опробования новой идеи. RNN - это тип нейронной сети, у которой есть «воспоминания». В сочетании с RL, RNN дает агентам возможность запоминать вещи. Например, [8] объединил LSTM с RL для создания Deep Recurrent Q-Network (DRQN) для игр Atari 2600.[4] также использовали RNN и RL для решения задачи оптимизации химических реакций.

Deepmind показал [9], как использовать генеративные модели и RL для создания программ. В модели агент, обученный враждебно, использовал сигнал в качестве вознаграждения для улучшения действий, вместо распространения градиентов во входное пространство, как при обучении GAN.

Ввод и созданный результат. См. Источник. .

Обучение с подкреплением 101. Изучите основы подкрепления… | by Shweta Bhatt

Обучение с подкреплением (RL) - одна из самых актуальных тем исследований в области современного искусственного интеллекта, и ее популярность только растет. Давайте рассмотрим 5 полезных вещей, которые нужно знать, чтобы начать работу с RL.

Обучение с подкреплением (RL) - это метод машинного обучения, который позволяет агенту учиться в интерактивной среде методом проб и ошибок, используя обратную связь по своим действиям и опыту.

Хотя как контролируемое обучение, так и обучение с подкреплением используют сопоставление между вводом и выводом, в отличие от контролируемого обучения, где обратная связь, предоставляемая агенту, представляет собой правильный набор действий для выполнения задачи, обучение с подкреплением использует вознаграждений и наказаний в качестве сигналов положительного и отрицательное поведение.

По сравнению с обучением без учителя, обучение с подкреплением отличается с точки зрения целей. В то время как цель обучения без учителя состоит в том, чтобы найти сходства и различия между точками данных, в случае обучения с подкреплением цель состоит в том, чтобы найти подходящую модель действий, которая максимизирует общего совокупного вознаграждения агента.На рисунке ниже показан цикл обратной связи «действие-вознаграждение» типовой модели RL.

Вот некоторые ключевые термины, которые описывают основные элементы проблемы RL:

  1. Среда - Физический мир, в котором работает агент
  2. Состояние - Текущая ситуация агента
  3. Вознаграждение - Обратная связь от среда
  4. Политика - Метод сопоставления состояния агента действиям
  5. Значение - Будущее вознаграждение, которое агент получит, выполняя действие в определенном состоянии

Проблема RL может быть лучше всего объяснена с помощью игр.Давайте возьмем игру PacMan , где цель агента (PacMan) состоит в том, чтобы съесть еду в сетке, избегая при этом призраков на своем пути. В этом случае сеточный мир - это интерактивная среда для агента, в которой он действует. Агент получает награду за поедание еды и наказание, если его убивает призрак (проигрывает игру). Состояния - это местоположение агента в мире сетки, а общая совокупная награда - это агент, выигравший игру.

Чтобы построить оптимальную политику, агент сталкивается с дилеммой исследования новых состояний, одновременно максимизируя свое общее вознаграждение.Это называется компромиссом между и эксплуатацией . Чтобы сбалансировать и то, и другое, лучшая общая стратегия может включать краткосрочные жертвы. Таким образом, агент должен собрать достаточно информации, чтобы принять наилучшее общее решение в будущем.

Марковские процессы принятия решений (MDP) - это математические основы для описания среды в RL, и почти все задачи RL могут быть сформулированы с использованием MDP. MDP состоит из набора конечных состояний S среды, набора возможных действий A (s) в каждом состоянии, действительной функции вознаграждения R (s) и модели перехода P (s ’, s | a).Однако в реальных условиях окружающей среды, скорее всего, не хватает каких-либо предварительных знаний о динамике среды. В таких случаях пригодятся безмодельные методы RL.

Q-Learning - это широко используемый подход без моделей, который можно использовать для создания самовоспроизводящегося агента PacMan. Он вращается вокруг понятия обновления значений Q, которое обозначает значение выполнения действия a в состоянии s . Следующее правило обновления значения является ядром алгоритма Q-обучения.

Вот видео-демонстрация агента PacMan, который использует глубокое обучение с подкреплением.

Q-Learning и SARSA (State-Action-Reward-State-Action) - два широко используемых алгоритма RL без моделей. Они различаются стратегиями разведки, в то время как стратегии эксплуатации схожи. В то время как Q-обучение - это метод вне политики, в котором агент изучает значение на основе действия a *, полученного из другой политики, SARSA - это метод на основе политики, при котором он изучает значение на основе своего текущего действия a , полученного из его текущая политика.Эти два метода просты в реализации, но им не хватает универсальности, поскольку они не позволяют оценивать значения для невидимых состояний.

Это можно преодолеть с помощью более продвинутых алгоритмов, таких как Deep Q-Networks (DQNs) , которые используют нейронные сети для оценки Q-значений. Но DQN могут обрабатывать только дискретные низкоразмерные пространства действий.

Глубокий детерминированный градиент политик (DDPG) - это не связанный с политикой алгоритм, не связанный с политикой, критикующий субъект, который решает эту проблему путем изучения политик в многомерных пространствах непрерывных действий.На рисунке ниже представлена ​​архитектура "актер-критик" .

Поскольку RL требует большого количества данных, поэтому он наиболее применим в областях, где смоделированные данные легко доступны, например, игровой процесс, робототехника.

  1. RL довольно широко используется при создании ИИ для компьютерных игр. AlphaGo Zero - первая компьютерная программа, победившая чемпиона мира в древней китайской игре го. Другие включают игры ATARI, нарды и т. Д.
  2. В робототехнике и промышленной автоматизации RL используется, чтобы позволить роботу создать для себя эффективную адаптивную систему управления, которая учится на собственном опыте и поведении.Работа DeepMind над Deep Reinforcement Learning for Robotic Manipulation with Asynchronous Policy updates является хорошим примером того же. Посмотрите это интересное демонстрационное видео.

Другие приложения RL включают механизмы резюмирования абстрактного текста, диалоговые агенты (текст, речь), которые могут учиться на взаимодействии с пользователем и улучшаться со временем, изучая оптимальные стратегии лечения в здравоохранении, и основанные на RL агенты для онлайн-торговли акциями.

Для понимания основных концепций RL можно обратиться к следующим ресурсам.

  1. Обучение с подкреплением - Введение , книга отца обучения с подкреплением - Ричарда Саттона и его научного руководителя Эндрю Барто . Онлайн-черновик книги доступен здесь.
  2. Учебные материалы из Дэвид Сильвер , включая видеолекции, - отличный вводный курс по RL.
  3. Вот еще один технический учебник по RL от Pieter Abbeel и John Schulman (Open AI / Berkeley AI Research Lab).

Чтобы приступить к созданию и тестированию агентов RL, могут быть полезны следующие ресурсы.

  1. Этот блог о том, как обучить агент нейронной сети ATARI Pong с градиентами политики из необработанных пикселей, автор Андрей Карпати поможет вам запустить и запустить свой первый агент глубокого обучения с подкреплением всего лишь с 130 строками кода Python.
  2. DeepMind Lab - это платформа с открытым исходным кодом, похожая на трехмерную игру, созданную для агентных исследований искусственного интеллекта в богатой моделируемой среде.
  3. Project Malmo - еще одна платформа для экспериментов с ИИ для поддержки фундаментальных исследований в области ИИ.
  4. OpenAI gym - это набор инструментов для создания и сравнения алгоритмов обучения с подкреплением.
.

Что такое фонд? Определения, типы и правила

Обзор

Частный фонд - это независимое юридическое лицо, созданное исключительно для благотворительных целей. В отличие от общественной благотворительной организации, которая полагается на общественный сбор средств для поддержки своей деятельности, финансирование частного фонда обычно поступает от одного человека, семьи или корпорации, которые получают налоговый вычет за пожертвования.

Слово «фонд» обычно используется в названиях многих различных типов некоммерческих организаций (например,g., Фонд Сьюзан Г. Комен, Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Фонд «Загадай желание»). Но не все эти «благотворительные фонды» являются частными фондами . По сути, частный фонд - это очень специфический и особый вид благотворительного фонда.

И общественные благотворительные организации, и частные фонды классифицируются IRS как освобожденные от налогов 501 (c) (3) организации. Однако основное различие между частным фондом, таким как Фонд Билла и Мелинды Гейтс, и общественной благотворительной организацией, такой как Фонд Загадайте желание, заключается в том, где они получают финансовую поддержку.В то время как общественная благотворительная организация получает финансирование от широкой общественности, частный фонд обычно имеет один источник финансирования, как правило, частное лицо, семью или корпорацию.

Поскольку частный фонд остается под контролем донора, вы определяете:

  • Миссия фонда;
  • Кого включить в фундаментную плиту;
  • Куда вложены средства; и
  • Как и куда раздаются средства.

И поскольку фонд может быть создан с намерением существовать вечно, ваши благотворительные пожертвования могут продолжаться, пока существует ваш фонд.Таким образом, он может стать живой семейной реликвией, передаваемой из поколения в поколение.

Посмотреть стенограмму видео: объединение семей

Частные фонды и общественные благотворительные организации

Частные фонды и общественные благотворительные организации классифицируются IRS как организации 501 (c) (3) и не облагаются налогом. Оба существуют, чтобы служить общественному благу. Однако частные фонды и общественные благотворительные организации имеют разные способы выполнения и поддержки своей работы, а также самоуправления.

Общественные благотворительные организации Частные фонды
В первую очередь выдают гранты Хотя некоторые общественные благотворительные организации могут и действительно выделяют гранты, они, как правило, занимаются благотворительной деятельностью и предоставляют услуги. Да. Частные фонды обычно предоставляют гранты (т. Е. Предоставляют средства) общественным благотворительным организациям, хотя иногда они проводят свою собственную благотворительную деятельность.
Получать большую часть поддержки от широкой общественности Да. Общественные благотворительные организации получают финансовую поддержку за счет сбора средств от общественности (то есть от частных лиц, правительства, корпораций и частных фондов) путем сбора пожертвований и / или грантов. Частные фонды обычно получают всю финансовую поддержку от одного человека, семьи или корпорации.
Требуется, чтобы доказать, что большая часть финансирования поступает за счет государственной поддержки Да. Чтобы сохранить свой налоговый статус, IRS требует от общественных благотворительных организаций подтверждения того, что они получают существенную поддержку от населения. Самофинансирование является преимуществом, позволяющим фондам избегать тестов IRS, которые требуются от общественных благотворительных организаций. Хотя это и не запрещено, частные фонды обычно не занимаются сбором средств.
Требуется для выбора диверсифицированного совета директоров Да. Общественная благотворительная организация должна управляться советом директоров, отражающим интересы группы, которую она обслуживает. Большинство членов правления не должны быть связаны браком или кровью. No. Частный фонд может управляться исключительно его спонсором (-ами) или советом, состоящим из членов семьи и / или других лиц, выбранных донором (-ами).

Различные типы фондов

Многие разные типы некоммерческих организаций называют себя «фондами» или используют это слово в своих названиях. Вот несколько примеров:

Общественный фонд

«Общественный фонд» - это просто еще один термин для общественной благотворительности. (Примеры общественных благотворительных организаций, в названии которых есть слово «фонд», включают «Make-A-Wish Foundation» и «The Susan G.Komen Foundation.) Эти некоммерческие организации полагаются на пожертвования частных лиц, правительства, корпораций и частных фондов для финансирования своей деятельности и программ.

Частный фонд

Частный фонд, например общественный благотворительный или общественный фонд, предназначен для выполнения благотворительной миссии. Однако частный фонд - это , а не , общественная благотворительность, потому что вместо государственной поддержки он финансируется и контролируется отдельным лицом, семьей или корпорацией.Примеры частных фондов включают в себя Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Фонд семьи Уолтонов и Фонд Кока-Кола, Inc.

Все частные фонды имеют следующие общие черты:

  • Они созданы для благотворительных целей и для предоставления донорам налоговый вычет за свои взносы.
  • Они управляются собственным советом директоров.
  • Они получают большую часть финансовой поддержки от своих учредителей и обычно контролируются ими.
  • Они должны делать благотворительные выплаты в течение налогового года.
  • Это освобожденные от налогов организации, но они должны платить номинальный акцизный налог в размере 1,39% от их чистого инвестиционного дохода.
  • Хотя они обычно предоставляют гранты общественным благотворительным организациям, они также могут:
    • Запускать программы, предоставлять услуги и проводить прямую благотворительную деятельность.
    • Оказывать помощь отдельным лицам и семьям в случае стихийных бедствий и помощи в тяжелых условиях.

В нерабочем состоянии vs.Действующие фонды

Существуют две различные категории частных фондов:

  • Нерабочие фонды
  • Действующие фонды

На самом базовом уровне основное различие между неработающими фондами и действующими фондами заключается в степени, в которой ресурсы и операции фонда предназначены непосредственно для благотворительной деятельности и оказания услуг, независимо от того, проводятся ли такие операции постоянно или только время от времени.

Неработающие фонды: Эти фонды обычно предоставляют гранты общественным благотворительным организациям, и они составляют подавляющее большинство сообщества частных фондов. Они могут вести свою собственную прямую благотворительную деятельность (и предоставлять гранты отдельным лицам, присуждать стипендии, предоставлять гранты международным организациям, которые не признаны благотворительными организациями согласно 501 (c) (3) и т. Д.), Но осуществление собственных программ не входит в их обязанности. основной фокус. Как правило, неоперационный фонд должен производить ежегодное распределение, равное примерно 5% от его средних чистых инвестиционных активов за предыдущий год.Выплаты, которые засчитываются в соответствии с этим требованием, включают гранты на благотворительность, определенные сопутствующие расходы и, за исключением инвестиционных расходов, необходимые и разумные административные расходы (включая ежегодную плату Foundation Source). Эти фонды создаются и поддерживаются Foundation Source.

Операционные фонды: Действующие фонды в основном занимаются благотворительной деятельностью и должны принимать активное участие в собственных проектах на постоянной и устойчивой основе.(Примеры могут включать работу музея, зоопарка, библиотеки или исследовательского центра.) Чтобы убедиться, что действующие фонды адекватно участвуют в непосредственном осуществлении своей благотворительной деятельности, они должны ежегодно тратить большую часть своего инвестиционного дохода. (85%) непосредственно на активное ведение своей благотворительной деятельности (прямые благотворительные расходы). По сути, действующий фонд осуществляет прямые благотворительные расходы, осуществляя собственных благотворительных проектов , а не предоставляя гранты другим организациям.(Например, вместо того, чтобы предоставлять грант продовольственному банку, действующий фонд может покупать продукты напрямую и нанимать водителя для их доставки.)

Правила частного фонда

Поскольку частные фонды создаются для благотворительных целей, они должны соблюдать IRS правила, чтобы гарантировать, что они активны, а их расходы приносят пользу общественности. Таким образом, частный фонд должен обеспечивать ежегодное распределение, равное примерно 5% от его средних чистых инвестиционных активов за предыдущий год.Выплаты, которые засчитываются в соответствии с этим требованием, включают гранты на благотворительность, определенные сопутствующие расходы и, за исключением инвестиционных расходов, необходимые и разумные административные расходы (включая ежегодную плату Foundation Source).

В обмен на соблюдение этих требований частные доноры фонда получают полный контроль над тем, как инвестируются и предоставляются благотворительные активы фонда (и передают этот контроль последующим поколениям на неограниченный срок). Они также имеют право на значительные налоговые льготы.

Донор может иметь возможность воспользоваться тремя основными налоговыми льготами, когда он или она передает частному фонду:

  1. Снижение подоходного налога донора за каждый год, в котором делается взнос;
  2. Избегание налогов на прирост капитала в зависимости от характеристик переданной собственности; и
  3. Снижение или отмена потенциальных налогов на наследство.

Экономия по подоходному налогу

Одна из наиболее непосредственных налоговых выгод заключается в том, что донор получит вычет из подоходного налога на любую сумму, которую он или она вносит в частный фонд, до 30% скорректированного валового дохода донора (AGI).

Налог на прирост капитала Экономия

Помимо вычета подоходного налога с подарков частному фонду, доноры могут также избежать уплаты налога на прирост капитала, пожертвовав высоко оцененные активы частному фонду. Например, если жертвователь подарит фонду оцененные акции, он или она будет иметь право на вычет подоходного налога в размере полной справедливой рыночной стоимости акций. Когда фонд решает продать акции в будущем, он будет платить только номинальный акцизный налог в размере 1.39% на чистый прирост капитала.

Экономия по налогу на наследство

Когда активы передаются частному фонду, они исключаются из наследства дарителя и, как следствие, не облагаются ни федеральным налогом, ни налогом штата. Для состоятельных людей, у которых есть сильные благотворительные интересы, частные фонды предлагают возможность избежать уплаты налогов на имущество, одновременно создавая прочное благотворительное наследие.

Преимущества частного фонда по сравнению с общественным благотворительным фондом

По данным Национального центра благотворительной статистики, в Соединенных Штатах насчитывается около 1 097 689 общественных благотворительных организаций и, возможно, всего 90 000 частных фондов.Причина, по которой количество государственных фондов намного превышает количество частных, в значительной степени объясняется финансовыми соображениями: общественная благотворительность может запрашивать поддержку у широкой общественности, правительства и частных фондов, тогда как частный фонд финансируется отдельным лицом, семьей или корпорацией. Несмотря на то, что Foundation Source снизила стоимость создания и управления частным фондом, сделав практичным создание частного фонда с начальным финансированием всего в 250 000 долларов, государственные благотворительные организации часто имеют более низкие начальные затраты и не требуют минимального дохода.

Пределы вычета налогов для общественных благотворительных и частных фондов

Общественные благотворительные организации должны пройти различные тесты поддержки, чтобы получить право на получение статуса IRS. Однако, по сравнению с частными фондами, общественные благотворительные организации имеют несколько более высокий предел того, сколько донор может дать и при этом получить налоговый вычет.

Донор может получить до 60% своего скорректированного валового дохода (AGI) за денежные пожертвования в общественную благотворительную организацию и до 30% AGI за пожертвования в частный фонд.Однако на практике ограничения налоговых вычетов редко создают препятствия для частных доноров. Во-первых, многие доноры не достигают лимитов AGI по налоговым вычетам. Однако если они это сделают, взносы, превышающие годовые лимиты, могут быть перенесены на последующие годы. Во-вторых, взносы могут быть сделаны как в частный фонд, так и в общественную благотворительную организацию, поэтому, если будет достигнут максимальный 30% -ный лимит AGI денежных взносов в частный фонд, дополнительные денежные взносы в размере до 30% AGI могут быть сделаны непосредственно одному или больше общественных благотворительных организаций.

Преимущества частных фондов перед общественными благотворительными организациями

Помимо этих различий, частные фонды обладают важными преимуществами перед общественными благотворительными организациями. Самый важный из них - это контроль. В отличие от общественных благотворительных организаций, которые управляются разноплановыми советами директоров, частные фонды являются независимыми юридическими лицами, контролируемыми исключительно их донорами. За донорами остается последнее слово в том, как инвестировать и расходовать активы фонда; какие благотворительные организации поддерживать; участвуют ли другие в управлении фондом; и если да, то как.

Более того, поскольку IRS дает частным фондам очень широкие полномочия для выполнения своих миссий, они могут влиять на изменения во многих отношениях, помимо предоставления благотворительным обществам. Частный фонд имеет право работать практически через любую организацию, государственную или частную, для достижения своих благотворительных целей. Помимо поддержки общественных благотворительных организаций США, частный фонд может:

  • Выдавать международные гранты.
  • Присуждение стипендии (и выбор получателей).
  • Выдавать средства напрямую физическим лицам для оказания помощи в случае стихийных бедствий и помощи нуждающимся.
  • Осуществляйте связанные с программой инвестиции, включая ссуды, гарантии по ссудам и даже инвестиции в коммерческий бизнес.
  • Запускаем собственные благотворительные программы.

Частный фонд обеспечивает как контроль, так и гибкость, что делает его идеальным благотворительным инструментом для доноров, которые хотят превратить капитал в цель.

.

Введение в различные алгоритмы обучения с подкреплением. Часть I (Q-Learning, SARSA, DQN, DDPG) | Автор: Kung-Hsiang, Huang (Steeve)

Как правило, RL-установка состоит из двух компонентов: агента и среды.

Иллюстрация обучения с подкреплением (https://i.stack.imgur.com/eoeSq.png)

Затем среда относится к объекту, над которым действует агент (например, к самой игре в игре Atari), а агент представляет Алгоритм RL. Среда начинается с отправки состояния агенту, который затем на основе своих знаний предпринимает действие в ответ на это состояние.После этого среда отправляет пару следующих состояний и вознаграждение обратно агенту. Агент обновит свои знания с помощью награды, возвращаемой средой, чтобы оценить свое последнее действие. Цикл продолжается до тех пор, пока среда не отправит терминальное состояние, которое заканчивается эпизодом.

Большинство алгоритмов RL следуют этому шаблону. В следующих параграфах я кратко расскажу о некоторых терминах, используемых в RL, чтобы облегчить наше обсуждение в следующем разделе.

Определение

  1. Действие (A): все возможные действия, которые может предпринять агент.
  2. Состояние (S): текущая ситуация, возвращаемая средой.
  3. Награда (R): немедленный возврат из среды для оценки последнего действия.
  4. Политика (π): Стратегия, которую агент использует для определения следующего действия на основе текущего состояния.
  5. Стоимость (V): ожидаемая долгосрочная доходность с учетом скидки, в отличие от краткосрочного вознаграждения R. Vπ (s) определяется как ожидаемая долгосрочная доходность π политики раскола текущего состояния.
  6. Q-значение или значение действия (Q): Q-значение аналогично значению Value, за исключением того, что оно принимает дополнительный параметр, текущее действие a . Qπ (s, a) относится к долгосрочному возврату текущего состояния s , предпринимая действия a в соответствии с политикой π.

Без модели по сравнению с На основе модели

Модель предназначена для моделирования динамики окружающей среды. То есть модель изучает вероятность перехода T (s1 | (s0, a)) из пары текущего состояния s 0 и действия a в следующее состояние s 1 . Если вероятность перехода успешно изучена, агент будет знать, насколько вероятно войти в определенное состояние с учетом текущего состояния и действия.Однако алгоритмы, основанные на моделях, становятся непрактичными по мере роста пространства состояний и пространства действий (S * S * A для табличной настройки).

С другой стороны, алгоритмы без моделей полагаются на метод проб и ошибок для обновления своих знаний. В результате ему не требуется место для хранения всей комбинации состояний и действий. Все алгоритмы, обсуждаемые в следующем разделе, попадают в эту категорию.

Соответствие политике и политике Вне политики

Агент, подключенный к политике, изучает значение на основе своего текущего действия, производного от текущей политики, тогда как его часть, не связанная с политикой, узнает его на основе действия a *, полученного из другой политики.В Q-обучении такой политикой является жадная политика. (Мы поговорим об этом подробнее в Q-Learning и SARSA)

2.1 Q-Learning

Q-Learning - это внеполитический алгоритм RL без моделей, основанный на хорошо известном уравнении Беллмана:

Уравнение Беллмана (https : //zhuanlan.zhihu.com/p/21378532? refer = intelligentunit)

E в приведенном выше уравнении относится к математическому ожиданию, а ƛ - к коэффициенту дисконтирования. Мы можем переписать его в виде Q-значения:

Уравнение Беллмана в форме Q-значения (https: // zhuanlan.zhihu.com/p/21378532?refer=intelligentunit)

Оптимальное значение Q, обозначенное как Q *, может быть выражено как:

Оптимальное значение Q (https://zhuanlan.zhihu.com/p/21378532?refer= Intelligentunit)

Цель состоит в том, чтобы максимизировать Q-значение. Прежде чем погрузиться в метод оптимизации Q-value, я хотел бы обсудить два метода обновления значений, которые тесно связаны с Q-обучением.

Итерация политики

Итерация политики запускает цикл между оценкой политики и ее улучшением.

Итерация политики (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582)

Оценка политики оценивает функцию ценности V с помощью жадной политики, полученной в результате последнего улучшения политики. С другой стороны, улучшение политики обновляет политику действием, которое максимизирует V для каждого состояния. Уравнения обновления основаны на уравнении Беллмана. Он продолжает повторяться до схождения.

Псевдокод для изменения политики (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582)

Итерация значения

Итерация значения содержит только один компонент.Он обновляет функцию ценности V на основе оптимального уравнения Беллмана.

Оптимальное уравнение Беллмана (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582) Псевдокод для изменения значений (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582)

После итерация сходится, оптимальная политика напрямую получается путем применения функции максимального аргумента для всех состояний.

Обратите внимание, что эти два метода требуют знания вероятности перехода p , что указывает на то, что это алгоритм на основе модели.Однако, как я упоминал ранее, алгоритм на основе модели страдает проблемой масштабируемости. Так как же Q-Learning решает эту проблему?

Q-Learning Update Equation (https://www.quora.com/What-is-the-difference-between-Q-learning-and-SARSA-learning)

α относится к скорости обучения (т.е. насколько быстро мы приближается к цели). Идея Q-Learning во многом основана на итерациях значений. Однако уравнение обновления заменяется приведенной выше формулой. В результате нам больше не нужно беспокоиться о вероятности перехода.

Псевдокод Q-обучения (https://martin-thoma.com/images/2016/07/q-learning.png)

Обратите внимание, что следующее действие a ' выбрано для максимизации Q-значения следующего состояния. следования текущей политике. В результате Q-обучение относится к категории вне политики.

2.2 Состояние-действие-награда-государство-действие (SARSA)

SARSA очень напоминает Q-обучение. Ключевое различие между SARSA и Q-Learning заключается в том, что SARSA - это алгоритм, соответствующий политике. Это означает, что SARSA изучает значение Q на основе действия, выполняемого текущей политикой, а не жадной политикой.

SARSA Update Equation (https://www.quora.com/What-is-the-difference-between-Q-learning-and-SARSA-learning)

Действие a_ (t + 1) - это действие, выполняемое в следующее состояние s_ (t + 1) согласно текущей политике.

Псевдокод SARSA (https://martin-thoma.com/images/2016/07/sarsa-lambda.png)

Из псевдокода выше вы можете заметить, что выполняются два выбора действий, которые всегда соответствуют текущей политике. Напротив, Q-обучение не имеет ограничений для следующего действия, пока оно максимизирует значение Q для следующего состояния.Следовательно, SARSA - это алгоритм, основанный на политике.

2.3 Deep Q Network (DQN)

Хотя Q-обучение - очень мощный алгоритм, его основной недостаток - отсутствие универсальности. Если вы рассматриваете Q-обучение как обновление чисел в двумерном массиве (пространство действий * пространство состояний), оно, по сути, напоминает динамическое программирование. Это указывает на то, что для состояний, которые агент Q-Learning не видел раньше, он не знает, какое действие предпринять. Другими словами, агент Q-Learning не имеет возможности оценивать значение для невидимых состояний.Чтобы справиться с этой проблемой, DQN избавляется от двумерного массива, введя нейронную сеть.

DQN использует нейронную сеть для оценки функции Q-value. Входом для сети является ток, а выходом - соответствующее значение Q для каждого действия.

DQN Пример Atari (https://zhuanlan.zhihu.com/p/25239682)

В 2013 году DeepMind применил DQN к игре Atari, как показано на рисунке выше. Входными данными является необработанное изображение текущей игровой ситуации. Он прошел через несколько слоев, включая сверточный слой, а также полностью связанный слой.Результатом является Q-значение для каждого действия, которое может предпринять агент.

Вопрос сводится к следующему: Как мы обучаем сеть?

Ответ заключается в том, что мы обучаем сеть на основе уравнения обновления Q-обучения. Напомним, что целевое Q-значение для Q-обучения:

Целевое Q-значение (https://storage.googleapis.com/deepmind-media/dqn/DQNNaturePaper.pdf)

ϕ эквивалентно состоянию s, в то время как обозначает параметры в нейронной сети, которые не входят в область нашего обсуждения.Таким образом, функция потерь для сети определяется как квадрат ошибки между целевым значением Q и выходным значением Q из сети.

Псевдокод DQN (https://storage.googleapis.com/deepmind-media/dqn/DQNNaturePaper.pdf)

Еще два метода также важны для обучения DQN:

  1. Experience Replay : Так как обучающие образцы в типичном RL настройки сильно коррелированы и менее эффективны для данных, это приведет к более сложной конвергенции для сети. Одним из способов решения проблемы распространения образцов является воспроизведение опыта.По сути, образцы переходов сохраняются, которые затем случайным образом выбираются из «пула переходов» для обновления знаний.
  2. Отдельная целевая сеть : Целевая Q-сеть имеет ту же структуру, что и сеть, которая оценивает значение. Каждые шаги C, в соответствии с приведенным выше псевдокодом, целевая сеть сбрасывается на другую. Таким образом, колебания становятся менее сильными, что приводит к более стабильным тренировкам.

2.4 Глубокий детерминированный градиент политики (DDPG)

Хотя DQN добилась огромного успеха в задачах более высокого измерения, таких как игра Atari, пространство действия все еще остается дискретным.Однако для многих задач, представляющих интерес, особенно для задач физического контроля, пространство действий является непрерывным. Если вы слишком точно распределите пространство действия, вы получите слишком большое пространство действия. Например, предположим, что степень свободной случайной системы равна 10. Для каждой степени вы делите пространство на 4 части. У вас будет 4¹⁰ = 1048576 действий. Также чрезвычайно сложно сходиться в таком большом пространстве действий.

DDPG опирается на архитектуру «актер-критик» с двумя одноименными элементами: актер и критик.Актер используется для настройки параметра 𝜽 для функции политики, то есть для определения наилучшего действия для определенного состояния.

Функция политики (https://zhuanlan.zhihu.com/p/25239682)

Критик используется для оценки функции политики, оцененной субъектом в соответствии с ошибкой временной разницы (TD).

Ошибка разницы во времени (http://proceedings.mlr.press/v32/silver14.pdf)

Здесь строчные буквы v обозначают политику, выбранную субъектом. Знакомо? Да! Это похоже на уравнение обновления Q-обучения! TD-обучение - это способ научиться предсказывать значение в зависимости от будущих значений данного состояния.Q-обучение - это особый тип TD-обучения для изучения Q-ценности.

Архитектура «Актер-критик» (https://arxiv.org/pdf/1509.02971.pdf)

DDPG также заимствует идеи воспроизведения опыта и отдельной целевой сети от DQN . Другой проблемой для DDPG является то, что он редко выполняет исследование действий. Решением для этого является добавление шума в пространство параметров или пространство действий.

Action Noise (слева), Parameter Noise (справа) (https: //blog.openai.com / better-exploration-with-parameter-noise /)

Согласно этой статье, написанной OpenAI, утверждается, что добавление в пространство параметров лучше, чем в пространство действий. Один из часто используемых шумов - это случайный процесс Орнштейна-Уленбека.

Псевдокод DDPG (https://arxiv.org/pdf/1509.02971.pdf)

Я обсудил некоторые базовые концепции Q-обучения, SARSA, DQN и DDPG. В следующей статье я продолжу обсуждать другие современные алгоритмы обучения с подкреплением, включая NAF, A3C и т. Д.В конце я кратко сравним каждый из рассмотренных мной алгоритмов. Если у вас возникнут какие-либо проблемы или вопросы относительно этой статьи, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже или подписываться на меня в твиттере.

.

Дифференциальное усиление - Специальная статья для обучения

Дифференциальное подкрепление - это реализация усиления только соответствующей реакции (или поведения, которое вы хотите усилить) и применения угашения ко всем остальным реакциям. Угасание - это прекращение подкрепления ранее подкрепленного поведения.

Основным принципом дифференцированного подкрепления является концепция различения. Дискриминация развивается через дифференцированное подкрепление, определяя, когда подкрепление получено, а когда нет.Примером дифференцированного подкрепления является поощрение ребенка за чистку зубов перед сном и отказ в вознаграждении, если ребенок не чистит зубы перед сном.

Дифференциальное подкрепление другого поведения (DRO) - также известное как процедуры обучения бездействию - инструментальная процедура кондиционирования, в которой положительное подкрепление периодически доставляется только в том случае, если участник делает что-то, кроме целевой реакции.

Пример: усиление любых действий руками, кроме ковыряния в носу.

Дифференциальное подкрепление альтернативного поведения (DRA) - это подкрепление поведения, которое служит альтернативой проблемному или ненадлежащему поведению, особенно альтернативным средствам общения.

Пример: Ребенка можно научить дарить своему учителю значок PECS во время перерыва в работе вместо того, чтобы использовать истерики, чтобы избежать нежелательной активности.

Дифференциальное подкрепление несовместимого поведения (DRI) - это подкрепление поведения, несовместимого с проблемой, или несоответствующего поведения, которое ребенок не может выполнять одновременно.

Пример: Если ребенок постоянно прикасается к своим соседям во время игры, его можно подбодрить подкреплением за то, что он держит руки на коленях или сидит на них.

Дифференциальное подкрепление меньших темпов поведения (DRL) - это усиление периодов времени, в течение которых ребенок демонстрирует поведение с заранее определенной меньшей скоростью.

Пример: Когда ребенок встает в классе десять раз в час, его можно подкрепить, встав только пять раз в час.

Варианты использования дифференциального армирования

При использовании DRO следует иметь в виду как минимум 3 варианта.

1. Подкрепление зависит от отсутствия целевого поведения в течение указанного периода времени. Подкрепление дается только после того, как в течение всего интервала не происходит ни одного случая целевого поведения.

Пример: Джону говорят: «Если вы не встанете со своего места во время нашего урока английского языка (продолжительностью 40 минут), вы можете оказаться во главе очереди на обед.Если Джон встречает это непредвиденное обстоятельство, не вставая со своего места, будет дано подкрепление.

2. Во многих случаях желательно разбивать сеансы на более мелкие интервалы времени. Пример: мы можем захотеть подкрепить Джона во время урока английского, а не ждать до конца урока. В этой ситуации может быть разумным обеспечить подкрепление в течение меньших интервалов времени в пределах периода.

3. Учитель может захотеть использовать DRO для выполнения указанной академической работы.

Пример: Если ученик выполняет письменное задание в классе, учитель может наклеить стикер или счастливое лицо на свой лист, только если он передается без каракулей (заранее определенное целевое поведение).

Авторские права © Special Learning Inc. Все права защищены.

Никакая часть этой статьи не может быть воспроизведена каким-либо образом без письменного разрешения, за исключением кратких цитат, содержащихся в критических статьях и обзорах.За информацией обращайтесь в Special Learning Inc. по адресу: [email protected]

.

Что такое обучение с подкреплением: введение, определение и методы

Это пришло мне в голову сегодня утром, когда я ехал в офис, когда садился в метро в 8.45. Я опоздал на семь минут и пропустил предыдущий. Но вчера я пришла вовремя. Почему я не каждый день вовремя? Я поинтересовался. Мне хотелось наказать себя за опоздание сегодня, так же как вчера я наградил себя Bourneville за то, что пришел вовремя. Но да, сегодня я усвоил урок; быть более организованным.Мне придется заранее проверить свой календарь на встречи, вместо того, чтобы проверять ежедневник утром, держать ключи от машины в брелке, поставить будильник на 10 минут раньше, и… список можно продолжать. Что ж, обучение с подкреплением похоже на это. Обучение по наградам и штрафам. Таким образом, можно извлекать уроки из каждой неудачи или успеха, изучать поведенческие модели окружающей среды и лучше подготовиться к следующему разу.

Обучение с подкреплением (RL) - это быстро развивающаяся концепция, создающая широкий спектр алгоритмов обучения для различных приложений.Я начну с введения в обучение с подкреплением, а затем перейду к глубокому обучению с подкреплением, обучению с подкреплением в области искусственного интеллекта и возможностям карьерного роста.

В этой статье я хочу обсудить:

  • Что такое обучение с подкреплением
  • Подходы к теории подкрепления обучения
  • Обучение с подкреплением в области искусственного интеллекта
  • Алгоритмы обучения с подкреплением
  • Методы и приложения обучения с подкреплением
  • Новые методы обучения с подкреплением
  • Обучение с подкреплением

К концу этой статьи вы получите полное представление об обучении с подкреплением и его практическом применении.

Что такое Reinforcement Learnin г?

Обучение с подкреплением - это математическая основа для разработки компьютерных агентов, которые могут обучаться оптимальному поведению, связывая общие сигналы вознаграждения со своими прошлыми действиями. Благодаря многочисленным успешным приложениям в области бизнес-аналитики, управления предприятиями и игр, среда RL идеально подходит для принятия решений в неизвестных средах с большими объемами данных.

Примеры обучения с подкреплением включают DeepMind и архитектуру обучения Deep Q в 2014 году, победив чемпиона игры Go с AlphaGo в 2016 году, OpenAI и PPO в 2017 году.

Обучение с подкреплением: введение

Обучение с подкреплением - это подход к автоматизации целенаправленного обучения и принятия решений. Этот подход предназначен для решения проблем, в которых агент взаимодействует с окружающей средой и получает сигнал вознаграждения при успешном завершении каждого шага. Алгоритмы RL стремятся найти политику, что означает отображение состояния в действие, которое максимизирует ожидаемое совокупное вознаграждение (функцию ценности) в рамках этой политики.

Определение обучения с подкреплением

Обучение с подкреплением относится к целенаправленным алгоритмам, которые нацелены на изучение способов достижения сложного объекта или максимизации в измерении за несколько шагов. Большая часть обучения происходит через несколько шагов, предпринимаемых для решения проблемы. Цель состоит в том, чтобы учиться на примерах обучения с подкреплением.

Вы можете начать с чистого листа, а затем стремиться к достижению цели при правильных условиях. Подобно тому, как одаренный ребенок пробует разные способы достижения своих целей, методом проб и ошибок, извлекая уроки из своих ошибок, так и обучение с подкреплением достигает успеха через ряд шагов.Эти шаги могут сильно отличаться от проблемы к проблеме. Но результат тот же; принимать правильные решения и получать вознаграждение за правильные - это подкрепление.

Загрузите подробный учебный план и получите бесплатный доступ к ознакомительной сессии

Дата: 11 ноября 2020 г. (среда)
Время: 15:00 - 16:30 (IST / GMT +5: 30)

Обучение с подкреплением в области искусственного интеллекта

Обучение с подкреплением в контексте ИИ - это тип динамического программирования, который обучает вас алгоритмам с использованием системы вознаграждения и наказания.Глубокое обучение с подкреплением (DRL) - это быстро развивающееся подразделение искусственного интеллекта, которое направлено на решение многих наших проблем. С одной стороны, оно отражает человеческое обучение, исследуя и получая обратную связь от окружающей среды, во многом в духе общего искусственного интеллекта или AGI, обучение с подкреплением также продемонстрировало успех драматических изменений в игре, когда двуногие агенты учатся ходить в симуляции.

В то время как контролируемое машинное обучение обучает модели на основе известных ответов, обучение с подкреплением, а исследователи обучают модель через агента, который взаимодействует с окружающей средой.Агент вознаграждается каждый раз, когда его действия приносят положительный результат.

Обучение с подкреплением, хотя и берет свое начало в теориях подкрепления обучения животных, эволюционировало как решение на благо человечества. Например, система персональной поддержки командировок - это решение, которое применяет обучение с подкреплением для анализа и изучения поведения клиентов и составления списка продуктов, которые клиенты хотят купить. Если система выбирает правильный товар, который покупатель желает купить, она назначает вознаграждение и получает штраф, если не может этого сделать.Таким образом, система узнает о поведении и предпочтениях пользователей, что помогает ей переопределить свои действия для конкретных пользователей.

Обучение с подкреплением в AI

Алгоритмы обучения с подкреплением

Алгоритмы обучения с подкреплением широко используются в игровых приложениях и действиях, требующих поддержки или помощи человека. Обычно установка RL состоит из двух компонентов: агента и среды. Среда относится к объекту, над которым действует агент, в то время как агент представляет алгоритм RL.Среда начинается с отправки оператора агенту, который затем на основе своих знаний предпринимает действия в ответ на это состояние. После этого среда отправляет пару следующего состояния и вознаграждение обратно агенту. Агент обновит свои знания с помощью награды, возвращаемой средой, чтобы оценить свое последнее действие. Цикл продолжается до тех пор, пока среда не отправит терминальное состояние, что завершает эпизод.

Некоторые из часто используемых алгоритмов RL:

  • Q-Learning : Q-Learning - это не связанный с политикой алгоритм RL без моделей, основанный на известном уравнении Беллмана:

E в приведенном выше уравнении относится к математическому ожиданию, а ƛ относится к коэффициенту дисконтирования.Мы можем переписать его в виде Q-value:

Оптимальное значение Q, обозначенное как Q *, может быть выражено как:

Два метода обновления значений, которые тесно связаны с Q-обучением, - это итерация политик и итерация значений.

  • Государство-действие-награда-государство-действие (SARSA) :

SARSA, еще один популярный алгоритм RL, очень похож на Q-обучение. Ключевое различие между SARSA и Q-Learning заключается в том, что SARSA - это алгоритм, соответствующий политике.Это означает, что SARSA изучает значение Q на основе действия, выполняемого текущей политикой, а не жадной политикой.

Алгоритм Сарса - это алгоритм по политике для TD-Learning. Основное различие между этим и Q-Learning заключается в том, что максимальное вознаграждение за следующее состояние не обязательно используется для обновления Q-значений. Вместо этого новое действие и, следовательно, вознаграждение выбираются с использованием той же политики, которая определяла исходное действие.

DQN использует нейронную сеть для оценки функции Q-значения.Входом для сети является ток, а выходом - соответствующее значение Q для каждого действия.

В 2013 году DeepMind применила DQN к игре Atari. Входными данными является необработанное изображение текущей игровой ситуации. Он прошел через несколько слоев, включая сверточный, а также полностью связанный слой. Результатом является Q-значение для каждого действия, которое может предпринять агент.

Два основных метода обучения DQN - это воспроизведение опыта и отдельная целевая сеть.

РЛ техники

Методы и приложения обучения с подкреплением

Основная цель RL - научиться сопоставлять наблюдения и измерения с набором действий, пытаясь максимизировать какое-то долгосрочное вознаграждение. Обычно это касается приложений, в которых агент взаимодействует со средой, пытаясь изучить оптимальную последовательность решений. Фактически, многие из начальных приложений RL находятся в областях, требующих автоматизации последовательного принятия решений.

Некоторые приложения и продукты полагаются на RL. Вы заметите, что настройки в этих приложениях включают персонализацию или автоматизацию четко определенных задач, которые выиграют от последовательного принятия решений, которое RL может помочь автоматизировать. Вот несколько из этих приложений:

  • Робототехника и промышленная автоматизация :

Обучение с подкреплением (RL) позволяет роботу автономно обнаруживать оптимальное поведение посредством взаимодействия с окружающей средой методом проб и ошибок.В обучении с подкреплением агент (то есть разработчик задачи управления) обеспечивает конструктивную обратную связь в терминах скалярной целевой функции, которая измеряет одношаговую производительность робота. Это служит ориентиром для принятия решения о следующем действии.

Промышленная автоматизация - еще одна важная область, в которой обучение с подкреплением внесло значительный вклад. Классическим примером может служить компания Google, которая снизила потребление энергии (HVAC) в своих центрах обработки данных с помощью технологий RL от DeepMind.Такие стартапы, как Bonsai, используют RL для промышленных приложений.

  • Наука о данных и машинное обучение :

По мере того, как библиотеки машинного обучения становятся все более доступными, специалисты по обработке данных и инженеры по машинному обучению широко используют методы глубокого обучения, чтобы помочь людям идентифицировать и настраивать архитектуры нейронных сетей, что является активными областями исследований. Несколько исследовательских групп использовали RL, чтобы упростить процесс проектирования архитектур нейронных сетей.AutoML от Google, например, использует RL для создания современных архитектур нейронных сетей, генерируемых машинами, для компьютерного зрения и языкового моделирования.

Обучение с подкреплением уже демонстрирует рябь в онлайн-учебных курсах и виртуальных классах. Исследователи глубокого обучения ищут новые способы использования RL и других методов машинного обучения в системах онлайн-обучения и персонализированного обучения. Учебники по RL будут способствовать предоставлению индивидуальных инструкций и материалов для удовлетворения потребностей отдельных студентов.Алгоритмы RL и статистические методы также могут быть разработаны таким образом, чтобы потребовалось меньше данных для использования в будущих системах обучения.

Здравоохранение - еще одна область, в которой обучение с подкреплением быстро производит впечатления. Настройка RL агента может взаимодействовать со средой, получая обратную связь на основе предпринятых действий. Несколько приложений RL в здравоохранении в основном относятся к поиску оптимальной политики лечения. Ученые, занимающиеся глубоким обучением, изучают приложения RL, которые служат для медицинского оборудования, дозирования лекарств и двухэтапных клинических испытаний.

Некоторые из других приложений обучения с подкреплением включают многоканальную маркетинговую оптимизацию и системы назначения ставок в реальном времени для медийной рекламы в Интернете.

Загрузите подробный учебный план и получите бесплатный доступ к ознакомительной сессии

Дата: 11 ноября 2020 г. (среда)
Время: 15:00 - 16:30 (IST / GMT +5: 30)

Подходы к теории обучения с подкреплением

Обучение с подкреплением имеет несколько подходов.Здесь я рассмотрел три наиболее известных подхода: обучение на основе ценностей, обучение на основе политик и подходы к обучению на основе моделей.

  • Ценностно-ориентированный подход к обучению :

Обучение на основе ценностей оценивает функцию оптимальной ценности, которая представляет собой максимальное значение, достижимое при любой политике. Сохранение функции (или) политики значения может оказаться невозможным, особенно если пары состояние-действие имеют большую размерность. Таким образом, используются аппроксиматоры функций, такие как линейная регрессия, нейронные сети.В RL, основанном на стоимости, цель состоит в том, чтобы оптимизировать функцию ценности V (s). Функция значения - это функция, которая сообщает нам максимальное ожидаемое будущее вознаграждение, которое агент получит в каждом состоянии.

Значение каждого состояния - это общая сумма вознаграждения, которую агент может ожидать накопить в будущем, начиная с этого состояния. Затем агент использует эту функцию значения, чтобы выбрать, какое состояние выбирать на каждом шаге. Агент решает взять состояние с наибольшей ценностью.

  • Политический подход к обучению :

Обучение на основе политик непосредственно ищет оптимальную политику, которая обеспечивает максимальное вознаграждение в будущем.В подходе, основанном на политике, мы хотим напрямую оптимизировать функцию политики π (s) без использования функции ценности. Политика - это то, что определяет поведение агента в данный момент. Мы изучаем функцию политики. Это позволяет нам сопоставить каждое состояние с наиболее подходящим действием.

У этого подхода есть два типа политики:

  • Детерминированный : политика в данном состоянии всегда будет возвращать одно и то же действие.
  • Stochastic : вывести вероятность распределения по действиям.
  • Модельно-ориентированный подход к обучению:

В RL на основе моделей среда рассматривается как модель для обучения. Это означает создание модели поведения окружающей среды. Это отличный подход, пока вы не обнаружите, что для каждой среды потребуется разное представление модели.

Учебное пособие по обучению с подкреплением

Если вы ищете курс обучения с подкреплением для начинающих или продвинутых, убедитесь, что помимо базового введения он включает в себя глубокий анализ RL с акцентом на Q-Learning, Deep Q-Learning и продвинутые концепции в Градиенты политики с Doom и Cartpole.Вам следует выбрать учебник по обучению с подкреплением, который научит вас создавать структуру и шаги для формулирования проблемы с подкреплением и реализации RL. Вы также должны знать о последних достижениях RL. Я предлагаю вам посетить сообщества или сообщества по обучению с подкреплением, где эксперты в области науки о данных, профессионалы и студенты делятся проблемами, обсуждают решения и отвечают на вопросы, связанные с RL.

Машинное обучение или обучение с подкреплением - это метод анализа данных, который автоматизирует построение аналитических моделей.Это ветвь искусственного интеллекта, основанная на идее, что системы могут учиться на данных, определять закономерности и принимать решения с минимальным вмешательством человека.

Большинство отраслей, работающих с большими объемами данных, осознали ценность технологии машинного обучения. Собирая идеи из этих данных - часто в режиме реального времени, - организации могут работать более эффективно или получить преимущество перед конкурентами.

Курсы Data Analytics от Digital Vidya

Data Analytics представляет собой более широкую картину машинного обучения.Подобно тому, как в аналитике данных есть различные категории, основанные на используемых данных, машинное обучение также выражает способ, которым одна машина изучает код или работает в контролируемой, неконтролируемой, полууправляемой и подкрепляющей манере.

Чтобы получить больше информации о подкреплении и его роли в аналитике данных, вы можете выбрать онлайн-программу или программу сертификации в классе. Если вы программист и хотите сделать карьеру в области машинного обучения или науки о данных, пройдите курс Data Analytics, чтобы узнать о более прибыльных вариантах карьеры в области индуктивного логического программирования.Digital Vidya предлагает продвинутые курсы по аналитике данных. Актуальные для отрасли учебные программы, прагматичный подход, ориентированный на рынок, практический проект Capstone - одни из лучших причин для выбора Digital Vidya.

.

Смотрите также