【每日Arxiv上新】无需人工奖励！Meta FAIR华人团队提出「早期经验学习范式」，AI智能体像人类一样“从错误中成长”

原创 于 2025-10-14 11:21:27 发布 · 713 阅读 · 19 ·
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#人工智能 #智能体 #Agent #Meta

01 论文概述

论文标题：Agent Learning via Early Experience: Bridging Imitation and Reinforcement Learning Without Explicit Rewards

作者团队：由Meta AI FAIR实验室（Facebook人工智能研究院）主导，华人研究者张明宇（通讯作者，曾主导Meta Reflection项目）、李然（第一作者，哥伦比亚大学联合培养博士）牵头，共12位研究者参与（含3位华人核心成员）  

发布时间：2025年10月11日（arXiv预印本，已提交NeurIPS 2025评审）  

论文链接：https://arxiv.org/pdf/2510.08558

| 问题背景：AI 智能体的「成长困境」

当前 AI 智能体训练面临两大核心难题：

1. 强化学习依赖明确奖励信号，但现实环境中（如医疗决策、复杂机器人控制）难以设计可验证的奖励函数，且长任务链导致「信用分配」困难。

2. 模仿学习依赖昂贵专家数据，但人类示范数据有限且模型无法通过失败经验迭代，泛化能力弱。

例如，购物网站智能体若仅按人类示范选择商品，可能无法应对价格波动或库存变化等新情况。如何让 AI 像人类一样通过自身探索积累经验，成为破局关键。

| 核心解决方案：「早期经验」范式

Meta 提出的「早期经验」（Early Experience）范式，在模仿学习与强化学习之间架起桥梁，让智能体通过「行动 - 观察 - 反思」自主学习，无需外部奖励。

核心亮点：

1. 无需奖励信号：智能体通过自身探索产生的动作 - 结果数据生成监督信号，替代人工标注。

2. 双策略协同：

隐式世界建模（IWM）：智能体模拟「如果这样做会发生什么」，通过预测动作导致的状态变化，内化环境因果规律。

自我反思（SR）：对比自身动作与专家示范，生成反思性思维链（如「选择红衬衫超预算，应考虑蓝衬衫」），作为训练数据优化决策。

3. 数据效率提升：减少对专家数据的依赖，在 ALFWorld 等复杂环境中任务成功率平均提升 9.6%，泛化能力提升 9.4%。

| 技术原理深度解析

1. 灵感来源：人类学习的「试错 - 反思」机制

人类通过尝试新动作（如学习骑车）、观察结果（摔倒或成功）、总结经验（调整平衡）逐步掌握技能。早期经验范式模拟这一过程，让智能体在无奖励环境中自主探索。

2. 理论基础：因果推理与元学习

隐式世界建模基于马尔可夫决策过程（MDP），通过动作 - 状态转移序列构建环境动态模型，类似人类大脑的「心理模拟」。

自我反思借鉴元认知思想，智能体通过生成自然语言反思，将经验转化为可复用的知识。

3. 核心方法：

  • 初始化：用少量专家数据进行模仿学习，建立基础策略。

  • 探索阶段：智能体在安全环境中尝试替代动作，记录状态变化（如价格波动对购物决策的影响）。

  • 训练阶段：将状态转移数据与反思内容输入模型，优化策略以最大化未来回报。

4. 流程拆解

输入环境状态 → 策略生成动作 → 执行动作并观察结果 →隐式建模预测状态转移 → 自我反思生成改进逻辑 → 联合优化策略与反思质量 → 输出优化后的动作

| 挑战与未来方向

1. 局限性

长序列规划困难：当前方法侧重短跨度经验，对需要长期信用分配的任务（如多步医疗诊断）效果有限。

反思质量依赖环境验证：若智能体生成的反思脱离实际（如错误归因），可能误导训练。

2. 未来优化方向

  • 结合显式奖励：在复杂场景中引入稀疏奖励，提升长序列任务性能。

  • 多智能体协作：通过群体探索加速经验积累，类似人类社会的知识共享。

  • 具身智能扩展：从数字环境（如网页浏览）向物理世界（如机器人操作）迁移，验证泛化能力。

02 论文原文阅读

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