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学生去哪就蒸馏到哪:教师正则化强化学习用于英语证据的跨语言RAG

跨语言检索增强生成(RAG)常面临英语证据导致的语言漂移和不可靠证据使用问题。本文提出TR-RAG,一种教师正则化强化学习方案,结合奖励优化和学生路径上的在线蒸馏,并引入奖励分解,在多个基准上显著提升语言一致性和证据正确性。

来源arXiv Computational Linguistics作者: Haotian Zhou, Weiran Huang, Siqi Liu, Xiting Wang, Xin Zhang, Zhihao Wen

跨语言检索增强生成(RAG)在实际部署中常采用英语证据模式,即用户以多种语言提问,但检索到的文档均为英文。这种设置下,即使强大的基础模型也可能出现生成失败:英语证据容易导致语言漂移(模型输出英语或混合语言),且模型在生成非英语答案时对证据的利用不可靠。本文分析认为,这些失败源于两个后训练挑战:

首先,错误具有前缀依赖性,固定轨迹的监督会导致前缀不匹配。例如,在生成答案的过程中,早期的错误可能会影响后续的决策,但传统的监督学习方法使用固定的输入输出对,无法动态调整。其次,序列级奖励(部分离散或基于评判者)带来噪声信用分配和高方差更新。当奖励信号是延迟且稀疏的,模型难以准确地将成功归因于前面的动作。

为了解决这些问题,作者提出了TR-RAG,一种教师正则化强化学习(RL)方案。TR-RAG将奖励优化与学生访问前缀上的在线蒸馏相结合:一个紧凑的学生模型在线采样答案,同时一个更强的冻结教师模型仅在这些前缀上被查询,并逐前缀提供学生到教师的逆向KL散度锚点。这种方法既利用了教师的知识,又避免了学生过早收敛到次优策略。此外,还引入了一种针对英语证据多语言生成的奖励分解,包含语言一致性、字符三元组召回率(character 3-gram recall)和LLM评判分数(用于评估基于证据的正确性)。

在三个基准(BioASQ-ENKB5、Hotpot-ENKB5和天然多语言的MKQA)和两个骨干模型上的实验表明,TR-RAG在语言遵从性和基于证据的正确性综合指标上优于强基线。关键的是,教师锚点起到了安全网的作用:在领域内语言上,它防止了仅使用奖励的RL可能遭遇的大幅语言一致性崩溃(最高达约27个百分点),甚至低于基础模型;而对于遥远的分布外语言——仅奖励RL停滞在基础模型上限——TR-RAG仍能改善证据基础;在字符三元组召回率上,紧凑的学生模型有时甚至超越其70B参数的教师模型。

这项工作的意义在于,它为跨语言RAG系统提供了一种有效的训练范式,能够在多语言环境中保持语言的稳定性和证据的可靠性。未来,该方法可以扩展到其他多模态任务,并进一步优化奖励设计。