20240719 强化学习
参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/459993357
参考:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/459993357
https://zhuanlan.zhihu.com/p/20395188451
金融强化学习:
GitHub - AI4Finance-Foundation/FinRL: FinRL: Financial Reinforcement Learning. 🔥
VLM强化学习:
1、https://github.com/om-ai-lab/VLM-R1
2、https://github.com/Liuziyu77/Visual-RFT
3、https://github.com/EvolvingLMMs-Lab/open-r1-multimodal/tree/main
4、https://arxiv.org/pdf/2502.19634
数据集:
概述:
RLHF(Reinforcement Learning from Human Feedback)的实现方法结合了强化学习和人类反馈,用于优化生成模型的输出。通过这种方法,模型不仅学习来自训练数据的知识,还能根据人类反馈逐步调整自己的行为。以下是 RLHF 实现的主要步骤和方法:
1. 数据收集:生成模型输出
- 首先,生成模型(例如 GPT)需要被用于生成多种回答或行为。例如,模型可能会回答一个特定问题或生成一段文本。
- 生成模型的输出通常有多个变种或候选答案,以便评估员能够进行比较。通常,使用一定的采样策略(如温度调节、Top-k采样、束搜索等)来生成多样的候选答案。
2. 人类反馈收集
- 评估员反馈:评估员(人类标注者)对生成的多种答案进行评估,反馈可以采取以下几种形式:
- 评分系统:评估员为每个生成的答案打分(例如 1 到 5 分),以表示回答的质量、相关性、准确性、清晰度、礼貌性等方面。
- 偏好排序:评估员对多个答案进行排序,表示哪些回答更符合他们的期望。
- 具体反馈:评估员可以提供具体的修改建议,指导模型如何改进。例如:“回答可以更详细一些”或“语气需要更温和”。
3. 使用强化学习训练模型
- 奖励模型构建:从收集到的人类反馈中,训练一个“奖励模型”。奖励模型是一个代理模型,它的作用是根据人类反馈对生成的答案给予一个奖励分数。
- 回归模型:如果反馈是评分系统,奖励模型通常是一个回归模型,输出一个连续的评分作为奖励。
- 分类模型:如果反馈是排序或偏好选择,奖励模型可以是一个分类模型,预测哪一个答案更符合人类偏好。
- 强化学习训练:通过强化学习算法(例如 PPO,Proximal Policy Optimization)将奖励信号传递给生成模型。这个过程可以通过以下步骤进行:
- 策略优化:模型根据奖励模型的反馈来调整自己的生成策略。强化学习的目标是最大化长期奖励,因此模型不断调整参数,以便生成更符合人类预期的回答。
- 自我反馈循环:生成模型根据奖励模型进行调整后,再生成新的输出,收集更多的反馈,并继续优化自己的行为。
4. 迭代训练
- RLHF 训练是一个迭代过程,每次迭代模型都会根据新的反馈进一步调整其行为,逐渐提高输出的质量和符合人类偏好的程度。
- 随着迭代次数的增加,模型将更加倾向于生成符合人类偏好的高质量输出。
5. 多轮反馈
- 人类反馈与模型行为持续交互:评估员和模型之间的交互是持续的,人类反馈不仅限于初次训练阶段。在实际应用中,评估员可以根据模型生成的新回答继续提供反馈,帮助模型逐步改进。
- 微调模型:通过这种多轮反馈机制,模型可以逐渐在实际任务中进行微调,学习到更为细致的生成策略。
6. 技术细节和算法
- Proximal Policy Optimization (PPO):PPO 是一种常用的强化学习算法,它在 RLHF 中被用来优化生成模型的行为。PPO 通过限制策略更新的幅度,避免过大的变动,使得模型的更新更加稳定。
- 奖励模型的设计:奖励模型可以通过直接学习人类反馈来预测生成输出的质量。可以使用监督学习或强化学习来训练奖励模型,监督学习用于从评分中学习,而强化学习则通过偏好排序来优化模型。
示例:一个 RLHF 的实现过程
假设用户向模型提问“如何进行有效的时间管理?”模型生成了三个不同的答案:
- “列出任务并设定优先级。”
- “集中精力完成任务,每完成一项就休息。”
- “制定目标,利用番茄工作法管理时间。”
评估员给出以下反馈:
- 1号答案评分:3分
- 2号答案评分:4分
- 3号答案评分:5分
通过这种反馈,模型会训练一个奖励模型,根据评估员的评分调整输出策略。使用强化学习算法(如 PPO),模型逐步学习生成更接近 3号答案的回答。
总结
RLHF 的核心思想是通过人类反馈(评分、排序、具体建议等)来指导生成模型的训练,使模型能够根据人类的偏好生成更加符合需求的输出。实现步骤包括:
- 收集生成内容(生成模型输出)。
- 获取人类反馈(评分、排序、修改建议等)。
- 训练奖励模型,根据反馈预测奖励信号。
- 强化学习优化,调整模型生成策略。
- 多轮迭代训练,模型在每轮训练中不断改进,达到更高的输出质量和符合人类期望的能力。
技术点
1.回答为什么很流畅
GPT 和 LLaVA(Large Language and Vision Model)在生成精准流畅的回答时,确实受益于语言语料的丰富性,但这只是其中的一个方面。它们能够生成高质量的文本的原因,还涉及多方面的技术细节和训练方法。以下是一些关键的原因:
1. 丰富的语料库
- 大规模数据:GPT 和 LLaVA 都是在大量的文本数据上进行训练的。这些数据来源包括书籍、网站、新闻、对话记录等多种类型的文本,覆盖了几乎所有领域的知识和语言表达方式。因此,模型能够在多种场景下生成流畅的语言,理解并生成不同风格、不同领域的文本。
- 多样性和质量:不仅仅是量大,数据的多样性和质量也非常重要。包含了不同文化背景、写作风格、语言结构的丰富数据,使得模型能够理解并生成不同类型的语言。
2. Transformer 架构的优势
- 自注意力机制(Self-Attention):GPT 和 LLaVA 基于 Transformer 架构,其中的自注意力机制使得模型能够在生成文本时有效地捕捉上下文之间的依赖关系。这样,模型不仅能够理解一个词语的含义,还能根据前后文生成符合逻辑的内容。
- 长距离依赖关系:Transformer 架构特别擅长处理长距离的依赖关系,在生成长篇文章或进行复杂的对话时,能够保持逻辑一致性,确保文本流畅和连贯。
3. 预训练与微调
- 预训练:在训练过程中,模型会被“预训练”以预测下一个词(或下一段文本),这使得模型学习到语言的基础结构和统计规律。预训练使模型能够理解常见的语言模式,语法结构和常用的表达方式,从而生成自然流畅的句子。
- 微调:微调是指在特定任务或特定领域的数据上进一步训练模型,使得模型更好地适应特定的应用场景。例如,通过在对话数据上微调,模型能生成更加贴近实际对话风格的回答。微调的目标是让模型在不同任务中具备较高的精度和适应性。
4. 上下文建模能力
- 长篇和复杂对话:GPT 和 LLaVA 能够在长对话中保持一致性和上下文理解,这不仅仅依赖于它们的语言模型能力,还依赖于它们如何处理和记住之前的对话内容。通过自注意力机制,模型能根据上下文调整生成内容,使得回答更加自然、流畅。
- 情境感知:尤其是 LLaVA(融合视觉和语言的模型),它不仅仅关注语言本身,还能够结合图像信息等多模态输入,这使得模型能在特定情境下提供更精准和贴合实际的回答。
5. 生成优化
- Beam Search / Top-K Sampling / Temperature:在生成过程中,使用如束搜索(Beam Search)、Top-K 采样、温度调节等方法可以提高回答的质量和流畅度。这些技术可以在生成过程中控制词语选择的多样性和一致性,从而使得生成的文本更加自然。
- 惩罚机制:为了避免重复或不自然的内容生成,模型会有一定的惩罚机制,限制重复词语或短语的出现,从而提高回答的流畅度。
6. 多任务学习与跨领域知识整合
- 跨任务能力:GPT 和 LLaVA 通常会同时在多种任务上进行训练,如文本生成、问答、翻译、摘要等。这种多任务学习方式使得模型能在各种应用场景中生成流畅且准确的语言,同时能根据任务的不同调整其生成方式。
- 跨领域知识整合:这些模型通过处理多种类型的数据(例如文学、新闻、科学文献、社交媒体等)积累了丰富的跨领域知识,这使得它们能够在不同的领域中提供准确且专业的回答。
7. 用户反馈与自我优化
- 持续反馈机制:一些大型模型会通过与用户的互动进行反馈学习,逐步提高生成内容的相关性和流畅度。通过反向传播和强化学习(如RLHF:强化学习与人类反馈),模型能够根据用户反馈优化其生成策略,从而提高回答的质量和自然度。
- 微调与数据积累:随着时间的推移,模型会通过不断积累和处理新数据来进行优化,逐渐减少错误和不自然的回答,提升语言流畅性。
总结
GPT 和 LLaVA 能够生成精准流畅的回答,除了训练过程中使用了丰富的语言语料外,它们的强大能力还归因于Transformer 架构、预训练与微调、上下文建模能力、生成优化技术、多任务学习和用户反馈机制等多个方面的共同作用。这些细节使得它们能够在复杂的任务和多样化的场景中生成自然、准确且流畅的语言回答。
2.RLHF人类反馈,反馈的是什么内容,举例子说明
评估员在 RLHF 中给出的反馈通常不仅仅是简单的评语(如“此回答可能带有偏见”),而是具体且结构化的反馈,可能包括不同的内容和格式。具体的反馈方式可以是:
1. 评语式反馈(即对回答质量的总结性反馈)
- 这类反馈通常是针对模型输出的总体质量,给出一个简短的评估,指出优缺点。
- 例如:“此回答可能带有偏见,建议模型提供更平衡的视角。”这样的反馈会告诉模型哪个方面需要改进,但不一定提供详细的修改建议。
2. 具体答案或修改建议
- 评估员可能会直接提供修改后的更合适的答案或建议,帮助模型理解应如何改进。
- 例如,如果模型给出了“某些职业比其他职业更重要”这样的回答,评估员可能会给出改进后的答案:“每种职业都有其独特的重要性,关键在于个人的兴趣和社会需求,而不仅仅是技能或教育背景。”这样,反馈就不仅仅是告诉模型它的回答有偏见,而是给出一种更中立、更平衡的答案作为示范。
3. 分数评分
- 评估员通常会根据模型的回答质量给予一个分数,通常使用一个评分系统来量化回答的好坏。例如,评分可以是1到5分,或者使用Likert量表(1-7分),标明回答的相关性、准确性、礼貌性等方面的优劣。
- 评分系统例子:
- 1分:完全不相关、不准确或有明显错误
- 2分:有误导性内容或偏离主题
- 3分:回答较为普通或含糊
- 4分:回答准确,但略显简略
- 5分:回答全面且精确,且表达清晰
- 评分系统例子:
- 这种评分让模型可以在不同的生成选项中理解哪些类型的回答更容易获得高分,并且逐步优化生成策略。
4. 偏好排序
- 在某些 RLHF 的实现中,评估员会对多个模型的回答进行排序,表示哪个回答最符合他们的期望。例如,如果模型生成了三个不同的答案,评估员可能会给出一个排序,如:
- 1号回答:最优,评分5分
- 2号回答:较好,评分4分
- 3号回答:不理想,评分2分
- 模型使用这些排序信息来优化生成策略,以偏好高评分或高排名的回答方式。
5. 具体行为指导
- 有时候,评估员的反馈不仅仅是语言上的评语,还会包括如何改变模型行为的具体指导。
- 例如,“这个回答缺乏具体细节,请考虑添加更多的例子或实际步骤。”这种反馈让模型不仅理解回答的质量问题,还知道如何具体改进其回答的形式和内容。
6. 情感分析
- 对于某些任务(例如,社交聊天或情感支持),评估员可能会提供关于情感表达的反馈。例如,评估员可能会指出:“回答的语气过于冷淡,模型可以使用更友好和关心的语言。”
- 这种反馈可以帮助模型调整其语气,以适应更加人性化和情感化的互动。
总结
评估员的反馈内容不仅仅是简单的指摘某个问题,而是一个多维度的过程,可能包括:
- 评语(描述性的反馈,指出模型回答的优缺点)。
- 具体修改建议(为模型提供更好的答案或处理方式)。
- 分数评分(对回答质量进行量化评分,帮助模型了解其表现)。
- 偏好排序(对多个回答进行排序,以便模型学习最受青睐的回答方式)。
- 行为指导(指导模型如何改进某些生成行为,如加入更多细节或调整语气)。
- 情感分析(特别是在情感相关任务中的反馈)。
这些反馈信息帮助模型根据实际使用场景不断优化自己的回答,使其在生成内容时能更好地符合人类的需求和偏好。
3.
PPO(Proximal Policy Optimization)和 GRPO(Guided Reward Policy Optimization)是强化学习中的优化方法,主要用于训练 AI 进行决策,而 DPO(Direct Preference Optimization)是一种直接优化模型偏好的方法。
为什么 PPO/GRPO 生成的回答与 DPO 不同?
-
优化目标不同
-
PPO/GRPO 主要基于奖励信号优化策略,使模型在 RL 训练中遵循一定的目标,例如生成“有用无害”的回答。
-
DPO 直接优化用户偏好,通过数据驱动的方式,使模型更符合人类偏好的回答风格。
-
-
训练方式不同
-
PPO/GRPO 通过策略梯度方法优化 AI 的行为,通常基于一个预训练模型,再通过奖励信号调整输出,使其更符合目标要求。
-
DPO 直接对比人类反馈数据,优化回答的偏好分布,使其更自然、符合人类语言习惯。
-
-
数据和奖励的影响
-
PPO/GRPO 训练时可能过于依赖设计好的奖励函数,比如“无害性”和“有用性”,导致它更倾向于安全回答,而不是更拟人的回答方式。
-
DPO 直接利用偏好数据学习最优回答,因此它的输出更符合人类的偏好,比如更自然、对话式的回答风格。
-
为什么 PPO/GRPO 的回答不如 DPO 那样个性化?
-
PPO/GRPO 强调策略优化,生成稳定、安全的答案,但可能缺乏个性化和灵活性。
-
DPO 更偏向于优化“用户偏好”,所以它的回答可能更接近日常对话,而不是标准化的 AI 回答。
因此,如果你希望获得更偏向人类风格的回答,可以使用 DPO,而如果你更注重稳定性和安全性,PPO/GRPO 可能更合适。
4.
On-policy(on-policy 策略) 和 Off-policy(off-policy 策略) 是强化学习(Reinforcement Learning, RL)中的两种学习方式,它们的主要区别在于数据收集方式 和 学习目标策略。
1. On-policy(基于当前策略学习)
-
学习当前正在使用的策略(policy)
-
训练数据是当前策略(π)生成的,不能使用旧数据
-
代表算法:PPO(Proximal Policy Optimization)、A2C(Advantage Actor-Critic)
📌 特点:
✅ 稳定:始终使用最新的策略,收敛更稳定
❌ 数据利用率低:不能复用旧数据,采样成本较高
❌ 探索受限:更新时严格跟随当前策略,可能陷入局部最优
2. Off-policy(基于旧数据学习)
-
可以学习不同于当前策略的数据
-
训练数据可以来自旧策略(π')或者经验回放(Replay Buffer)
-
代表算法:DQN(Deep Q-Network)、DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)、SAC(Soft Actor-Critic)
📌 特点:
✅ 数据利用率高:可以复用历史数据,提高样本效率
✅ 更容易进行探索:可以用 ε-greedy 等方式随机探索,学习不同策略
❌ 训练不稳定:因为数据和当前策略不匹配,可能导致学习不稳定
3. 总结对比
| 特性 | On-policy | Off-policy |
|---|---|---|
| 数据来源 | 只能用当前策略数据 | 旧数据+经验回放 |
| 数据利用率 | 低 | 高 |
| 稳定性 | 高 | 可能不稳定 |
| 探索能力 | 受限(跟随当前策略) | 更强(可以探索不同策略) |
| 代表算法 | PPO、A2C | DQN、DDPG、SAC |
🔹 简单理解:
-
On-policy 更像是**“边学边用”**,实时更新,但数据利用率低
-
Off-policy 更像是**“反复研究旧数据”**,利用率高,但可能不稳定
🚀 应用场景:
-
On-policy(如 PPO)适用于策略梯度方法,如机器人控制、游戏 AI
-
Off-policy(如 DQN)适用于Q-learning 类方法,如自动驾驶、复杂策略游戏
更多推荐
所有评论(0)