vignette|400x400px|Dans le Q-learning, l'agent exécute une action a en fonction de l'état s et d'une fonction Q. Il perçoit alors le nouvel état s' et une récompense r de l'environnement. Il met alors à jour la fonction Q. Le nouvel état s' devient alors l'état s, et l'apprentissage continue. En intelligence artificielle, plus précisément en apprentissage automatique, le Q-learning est un algorithme d'apprentissage par renforcement. Il ne nécessite aucun modèle initial de l'environnement. La lettre 'Q' désigne la fonction qui mesure la qualité d'une action exécutée dans un état donné du système. Google DeepMind a réalisé un programme informatique qui joue à des jeux vidéos Atari 2600. Pour cela, ils ont appliqué le Q-learning avec de l'apprentissage profond. Cette technique s'appelle alors le "deep reinforcement learning" or "deep Q-learning". Cela fait l'objet d'un brevet. vignette|Environnement sous la forme d'une grille. Le robot se déplace de case en case. Sur une case "tête de mort" : le robot meurt et perd 100€. Sur une case "gâteau", le robot gagne 100€. Sur les autres cases, le robot perd 1€. Pour une case s, plus une flèche dans une direction a est noire, plus Q(s, a) est grand. Si les flèches sont pleines et vertes, il s'agit d'une valeur Q(s, a) maximale. Considérons un système quelconque : par exemple, un jeu vidéo, un robot qui doit s'évader d'un labyrinthe, ou encore un robot qui doit apprendre à tenir un œuf. Un agent (programme informatique, robot) doit alors apprendre à réaliser une tâche : gagner une partie de jeu vidéo avec le plus de points, s'évader d'un labyrinthe sans se faire attraper, tenir l’œuf le plus longtemps sans le casser. Le Q-learning permet d'apprendre une stratégie, qui indique quelle action effectuer dans chaque état du système. Par exemple, le robot peut apprendre d'aller à droite quand il se trouve sur la case (2, 3), mais d'aller en haut s'il se trouve sur la case (4, 6), etc. A chaque étape, l'agent reçoit une récompense immédiate qui est un nombre réel.