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SLPO:通过替代策略扩展潜在推理

文章摘要

强化学习在显式思维链推理器中的成功带来了测试时扩展,但计算成本高昂。潜在推理使用连续向量进行中间计算,效率更高,但受限于模仿学习。本文提出替代潜在策略优化(SLPO),将结果奖励强化学习引入自回归潜在推理器,通过替代策略密度进行轨迹级信用分配,并利用正确性监督的停止头实现可变视界策略。实验表明,SLPO在连续和软思考设置下均能提升Pass@k,并为更难的实例分配更长的潜在计算,从而提高确定性准确率。

来源arXiv Computational Linguistics作者: Runyang You, Zhiyuan Liu, Yongqi Li, Wenjie Li
SLPO:通过替代策略扩展潜在推理
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近年来,强化学习(RL)在显式思维链(Chain-of-Thought, CoT)推理器中取得了显著成功,通过可验证奖励的RL方法实现了测试时计算扩展。然而,这种扩展路径存在一个根本性瓶颈:每个中间推理步骤都必须解码为语言令牌,导致计算成本随着推理深度线性增长。相比之下,潜在推理(Latent Reasoning)提供了一种更高效的替代方案。它通过连续向量表示中间计算过程,能够在远少于显式CoT的推理步骤下达到甚至超越后者的性能。尽管潜力巨大,潜在推理器目前仍主要依赖模仿学习(imitation learning),而显式CoT已经通过结果奖励RL超越了模仿阶段。潜在轨迹缺乏可追踪的每步似然性,并且在固定思考预算下缺乏自适应停止接口,因此直接使用结果奖励无法激发潜在推理的测试时扩展能力。

针对这一挑战,Runyang You等研究者提出了替代潜在策略优化(Surrogate Latent Policy Optimization, SLPO)。SLPO的核心思想是将结果奖励RL引入自回归潜在推理器。具体而言,它通过一个经验性的替代策略密度(surrogate policy density)对潜在转换进行轨迹级的信用分配,解决了潜在轨迹缺乏可解似然性的问题。同时,SLPO引入了一个由正确性监督的停止头(stopping head),该停止头通过结果奖励优化被训练成一个可变视界策略,使模型能够根据问题难度自适应地决定停止时机。

实验部分,研究者在连续思考(continuous thinking)和软思考(soft thinking)两种设置下评估了SLPO。结果表明,SLPO在并行采样条件下显著提升了Pass@k指标。更重要的是,模型能够为更困难的实例分配更长的潜在计算序列,从而在保持计算效率的同时实现更高的确定性准确率。这一特性表明,SLPO不仅提升了性能,还赋予了潜在推理器类似显式CoT的测试时扩展能力。

这项工作的意义在于,它为潜在推理的RL训练提供了首个有效框架,有望在保持推理效率的同时,进一步释放潜在推理的潜力。未来,该技术可应用于需要复杂推理的AI系统,例如数学证明、科学发现和多步规划等领域。随着潜在推理器的逐步成熟,我们可能会看到AI系统在推理成本与性能之间取得更好的平衡。

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要点

  • 潜在推理虽高效但缺乏结果奖励RL训练,SLPO弥补了这一空白。
  • SLPO通过替代策略密度和停止头实现潜在推理器的结果奖励优化。
  • SLPO在并行采样下提升Pass@k,并自适应分配计算资源。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。