20250408-报错：pre_state = state同更新现象

项目场景：

基于强化学习解决组合优化问题

问题描述

        # POMO Rollout
        state, reward, done = self.env.pre_step()
        # next_state = state
        with autocast():
            while not done:
                # 执行动作并获取新状态和奖励
                
                selected, prob = self.model(state)
                
                # 更新状态:因为·self.env.step(selected)之后会自动更新state
                # 为了解决克隆state问题构建一个新的函数方法（.clone()）专门克隆state所有向量
                pre_state = state
                state, reward, done = self.env.step(selected)

                # 存储当前的动作概率（用于后续计算比率）
                prob_list = torch.cat((prob_list, prob[:, :, None]), dim=2)
                old_prob_list = torch.cat((old_prob_list, prob[:, :, None]), dim=2)

                print(f"Encoded nodes in forward: {reward.shape}")

                # 计算当前状态的值函数 V(s)
                value = self.model_critic(pre_state)
                # 计算下一个状态的值函数 V(s')
                next_value = self.model_critic(state)

                # 计算优势函数
                advantage = reward + (1 - done.to(torch.int)) * next_value - value             

pre_state = state

出现与目标相反的现象：pre_state = state目的是保存state的前一步数据，因为state, reward, done = self.env.step(selected)会更新state的值。但随着state的更新pre_state也会更新。

原因分析：

state是类似全局变量的参数，可能pre_state与state指着同一个地址，这导致state更新pre_state也更新。

解决方案：

使用.clone（）操作将他们分开到两个地址中。
但要注意的是state = Step_State()。其中 Step_State()为多向量数据。

@dataclass
class Step_State:
    BATCH_IDX: torch.Tensor = None      #表示批次的索引 # shape: (batch, pomo)
    POMO_IDX: torch.Tensor = None       #表示 POMO 算法中的多智能体索引 # shape: (batch, pomo)
    selected_count: int = None          #表示当前已经选中的节点数量 # shape: (batch, pomo)
    load: torch.Tensor = None           #表示当前负载状态 # shape: (batch, pomo)
    current_node: torch.Tensor = None   #表示当前正在访问的节点编号 # shape: (batch, pomo)
    ninf_mask: torch.Tensor = None      #表示负无穷掩码    # shape: (batch, pomo, problem+1)
    

这里构建一个函数cloneStep_State()所有向量。

@dataclass
class Step_State:
    BATCH_IDX: torch.Tensor = None      #表示批次的索引 # shape: (batch, pomo)
    POMO_IDX: torch.Tensor = None       #表示 POMO 算法中的多智能体索引 # shape: (batch, pomo)
    selected_count: int = None          #表示当前已经选中的节点数量 # shape: (batch, pomo)
    load: torch.Tensor = None           #表示当前负载状态 # shape: (batch, pomo)
    current_node: torch.Tensor = None   #表示当前正在访问的节点编号 # shape: (batch, pomo)
    ninf_mask: torch.Tensor = None      #表示负无穷掩码    # shape: (batch, pomo, problem+1)
    
    def clone(self):
        # 克隆每个张量属性
        return Step_State(
            BATCH_IDX=self.BATCH_IDX.clone() if self.BATCH_IDX is not None else None,
            POMO_IDX=self.POMO_IDX.clone() if self.POMO_IDX is not None else None,
            selected_count=self.selected_count,  # 如果是整数，直接赋值即可
            load=self.load.clone() if self.load is not None else None,
            current_node=self.current_node.clone() if self.current_node is not None else None,
            ninf_mask=self.ninf_mask.clone() if self.ninf_mask is not None else None
        )