6 月 4 日消息,上海人工智能實驗室聯合清華大學、伊利諾伊大學香檳分校等學府,組建國際團隊研發新方法,通過 Clip-Cov 和 KL-Cov 技術有效應對策略熵崩潰問題。
背景簡介
大型語言模型(LLMs)近年來在推理能力上的突破,讓強化學習(RL)的應用范圍從單一任務擴展到更廣泛的場景,這種進步賦予了模型更強的泛化能力和邏輯推理能力。
然而,與傳統的模仿學習不同,強化學習需要更高的計算資源來支持從經驗中學習,核心問題在于策略熵(反映了模型在利用已知策略和探索新策略之間的平衡)的下降。
熵值過低會導致模型過度依賴已有策略,喪失探索能力。這一探索-利用權衡(exploitation-exploration trade-off)是強化學習的基礎,如何控制策略熵成為訓練中的關鍵難題。
策略熵崩潰的理論與實踐突破
為解決這一問題,研究團隊提出了一個經驗公式:R = ?a exp H + b,其中 H 代表策略熵,R 為下游任務表現,a 和 b 為擬合系數。這一公式揭示了策略性能與熵值之間的權衡關系,指出熵耗盡是性能瓶頸。
研究進一步分析了熵動態變化,發現其受動作概率與 logits 變化協方差的驅動。為此,團隊創新性地提出了 Clip-Cov 和 KL-Cov 兩種技術,分別通過裁剪高協方差 token 和施加 KL 懲罰來維持熵水平。
實驗基于 Qwen2.5 模型和 DAPOMATH 數據集,覆蓋數學任務,結果顯示新方法在 7B 和 32B 模型上分別提升了 2.0% 和 6.4% 的性能,尤其在 AIME24 和 AIME25 等高難度基準測試中,32B 模型性能提升高達 15.0%。
研究團隊在包括 Qwen2.5、Mistral、LLaMA 和 DeepSeek 在內的 11 個開源模型上進行了測試,參數規模從 0.5B 到 32B 不等,涵蓋數學和編程任務的 8 個公開基準測試。
訓練采用 veRL 框架和零樣本設置,結合 GRPO、REINFORCE++ 等算法優化策略性能。結果表明,Clip-Cov 和 KL-Cov 技術能維持更高的熵水平,例如 KL-Cov 方法在基線熵值趨于平穩時仍保持 10 倍以上的熵值。
這不僅解決了策略熵崩潰問題,也為強化學習在語言模型中的擴展提供了理論支持。研究強調,熵動態是性能提升的關鍵瓶頸,未來需進一步探索熵管理策略,以推動更智能語言模型的發展。