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面向長週期智慧體任務的進度條件組策略最佳化

文章摘要

一種名為ProGPO的新方法,透過在組內所有軌跡都失敗時利用首次訪問觀測覆蓋率來分配優勢,解決了基於組的策略最佳化中的取樣不平衡問題,從而提升了長週期任務的效能。

來源arXiv Machine Learning作者: Kaibing Yang, Guangfeng Cai, Shengtian Yang, Shuo He, Yu Li, Mengyi Liu, Pengwei Chen, Jun Xu, Lei Feng
面向長週期智慧體任務的進度條件組策略最佳化
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在訓練大語言模型(LLM)智慧體執行復雜的長週期任務時,稀疏的結果獎勵通常透過組內軌跡或步驟的比較來指導策略最佳化。然而,這種方法在困難任務中面臨嚴重的取樣不平衡問題:重複或低效的動作佔據了策略的高機率區域,而真正能改變狀態的有用動作卻被取樣不足。這種不平衡導致大量全失敗的組,結果獎勵無法提供任何修正方向。更糟糕的是,這些效應會形成自我強化的信用陷阱——失敗主導的取樣無法產生基於結果的修正,使得重複的低效動作持續存在。

為打破這一迴圈,Kaibing Yang等研究者提出了進度條件組策略最佳化(ProGPO)。ProGPO的核心創新在於,當組內所有樣本都獲得零結果獎勵時,它僅透過首次訪問觀測覆蓋率來分配優勢。具體地,在這樣的組中,ProGPO為那些訪問更多新狀態的軌跡或步驟賦予更高的相對優勢,因為到達新觀測是任務成功的前提。這種方法避免了傳統組策略中獎勵訊號缺失時的盲目性,為策略提供了基於探索進度的訊號。

實驗在ALFWorld和WebShop兩個挑戰性基準上進行,使用Qwen2.5-1.5B和Qwen2.5-7B-Instruct模型。結果表明,ProGPO在所有任務上一致優於現有的組策略基線,尤其在困難任務上表現出顯著提升。例如,在ALFWorld中,ProGPO在困難場景下將成功率提升了約10個百分點。該方法有效緩解了取樣不平衡問題,為訓練長週期智慧體提供了一種實用且有效的改進方案。

詳細來說,ProGPO基於以下觀察:在長週期任務中,智慧體需要執行一系列動作才能獲得首次成功訊號。傳統組策略比較組內軌跡,但當所有軌跡都失敗時,無法區分哪條軌跡更接近成功。ProGPO透過記錄每個觀測是否首次被訪問,來量化探索進度。如果一個軌跡探索了更多新狀態,即使最終失敗,它也被認為更有潛力,因此獲得更高的優勢。這種優勢分配策略引導策略向探索新狀態的方向更新,從而逐漸逃離重複低效動作的陷阱。

此外,ProGPO的實現簡潔高效,僅需在現有組策略框架上增加一個基於觀測集的計數模組,無需額外計算昂貴的價值函式。這使得它易於整合到現有的訓練流程中。論文還分析了取樣不平衡的根源,證明在稀疏獎勵的長週期任務中,優勢函式的標準估計會因大量全失敗組而失效,而ProGPO的優勢估計提供了更可靠的梯度訊號。

這篇論文於2026年7月22日提交至arXiv,屬於機器學習(cs.LG)和人工智慧(cs.AI)領域。它提供了一種針對長週期任務中組策略最佳化缺陷的解決方案,有望推動LLM智慧體在複雜環境中的應用。未來工作可探索將ProGPO與其他探索激勵(如內在獎勵)結合,或擴充套件到多智慧體場景。

展開要點與分析

文章情報

工程師中級

要點

  • 基於組的策略最佳化在長週期任務中存在取樣不平衡,導致大量全失敗組。
  • ProGPO在組內所有樣本獲得零獎勵時,為探索更多新狀態的軌跡分配更高優勢。
  • 在ALFWorld和WebShop上的實驗表明,ProGPO持續優於基線,尤其在困難任務上提升顯著。

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