从DeepSeek-R1,聊聊过程奖励模型在强化学习中的挑战及隐式过程奖励模型PRIME

从DeepSeek-R1,聊聊过程奖励模型在强化学习中的挑战及隐式过程奖励模型PRIME

OpenAI o1 以及DeepSeek-R1 模型的发布证明了强化学习是通向高阶推理能力的必经之路,但开源社区对此还少有探索。使用PRM进行强化学习,其中有两个需要解决的关键问题:

  • • 如何高效、可扩展地获取精确奖励信号(尤其是密集奖励)?

  • • 如何构建有效的RL算法以充分释放这些信号潜力?

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我们寻求通过高效的奖励建模和强化学习实现高级推理能力的可扩展途径。我们的工作源于隐式过程奖励建模 (PRM) 目标。无需任何过程标签,隐式 PRM 被训练为结果奖励模型 (ORM),然后用作 PRM。除了通过推理扩展提高模型性能外,隐式 PRM 的真正威力还在在线 RL 训练中得到展现。具体来说,它为 RL 带来了三个好处:

  • • 密集奖励:隐式PRM直接学习为每个token生成奖励的Q函数,无需额外价值模型即可缓解奖励稀疏性问题

  • • 可扩展性:仅需结果标签即可在线更新隐式PRM,通过带结果验证的在线策略轨迹直接更新PRM,有效缓解分布偏移与可扩展性限制

  • • 简洁性:隐式PRM本质即为语言模型,实践表明监督微调(SFT)模型本身即可作为优质初始PRM

在深入研究了强化学习来探索其关键算法设计和实现技术后,我们提出了基于可扩展过程奖励的在线强化学习方法 PRIME,通过implicit process reward成功解决了PRM在大模型强化学习中怎么用,怎么训,怎么扩展的三大本质问题,易用性和可扩展性极佳。

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如上图所示,在 PRIME 中,策略模型和PRM都使用SFT模型进行初始化。对于每个RL迭代,策略模型首先生成输出。然后,隐式PRM和结果验证器对输出进行评分,隐式PRM在输出时通过结果奖励进行更新。最后,将结果奖励  和过程奖励  组合在一起,用于更新策略模型。

算法的伪代码如下:

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同时,从Qwen2.5-Math-7B-Base出发,我们还训练了Eurus-2,仅用 1/10于Qwen的开源数据,数学能力超过Llama3.1-70B, GPT-4o等大模型。其中,PRIME为模型带来了16.7%的绝对提升,远超我们已知的任何开源方案。

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2月22日上午11点,青稞Talk 第39期,上海人工智能实验室青年科学家崔淦渠,将直播分享《PRIME: 结合隐式过程奖励的强化学习》。

分享嘉宾

崔淦渠,上海人工智能实验室青年科学家,博士毕业于清华大学计算机系,导师为刘知远副教授。研究方向为大语言模型的对齐与强化学习技术。在ICML, NeurIPS, ACL, KDD等国际人工智能顶级会议与期刊上发表论文十余篇,谷歌学术引用超9000次。

主题提纲

PRIME: 结合隐式过程奖励的强化学习

1、为什么强化学习是下一个 Scaling law
2、DeepSeek-R1:过程奖励模型在强化学习中的挑战
3、Implicit PRM与 PRIME 如何破局

成果链接

Paper:Process Reinforcement through Implicit Rewards
Abs:https://arxiv.org/pdf/2502.01456
Code:https://github.com/PRIME-RL/PRIME

直播时间

2月22日(周六) 11:00 -12:00

参与方式

Talk 将在青稞·知识社区上进行,查看链接可以进行报名交流

从DeepSeek-R1,聊聊过程奖励模型在强化学习中的挑战及隐式过程奖励模型PRIME

<think>我们正在讨论DeepSeek-R1模型在情感分析任务上的工作原理图解。虽然用户要求的是“原理图”,但考虑到我们无法直接生成图片,我将用文字描述其工作原理,并尽可能结构化地解释流程。如果需要,我也可以尝试用Mermaid语法绘制一个简单的流程图(但请注意,纯文本环境无法渲染图形,所以我会同时提供文字解释)。 根据提供的引用材料,DeepSeek-R1一个通过强化学习训练的大语言模型(LLM),它在推理任务上表现优秀。特别值得注意的是,它采用了不依赖监督微调(SFT)作为初步步骤,而是通过强化学习模型自主探索思维链(CoT)推理来解决复杂问题[^2]。情感分析作为自然语言处理中的一项任务,也可以被视作一种推理任务。 ### DeepSeek-R1情感分析工作原理 情感分析的目标是判断一段文本的情感极性(如正面、负面或中性)或者更细粒度的情感类别。DeepSeek-R1作为一个通用大语言模型,可以通过以下方处理情感分析任务: 1. **输入处理**:模型接收文本输入(例如:“这部电影太精彩了!”)。 2. **上下文理解**:模型利用其预训练的知识(基于Transformer架构)对输入文本进行编码,理解上下文语义。 3. **推理过程(CoT)**:模型通过内部推理(可能以或显的思维链形)分析文本中的情感线索。例如: - 识别关键词(如“精彩”具有正面含义) - 结合语境(整句话的语义) - 考虑可能的反语或复杂表达 4. **输出生成**:模型生成情感分类结果(如“正面”),或者以概率形输出各个情感类别的置信度。 ### 原理图(文字描述 + Mermaid流程图) 由于无法直接绘图,我将用Mermaid语法描述流程图,并辅以文字说明: ```mermaid graph LR A[输入文本] --> B(文本编码) B --> C[Transformer层处理] C --> D{推理阶段} D --> E[识别情感关键词] D --> F[分析句子结构] D --> G[结合上下文语义] E --> H[情感倾向判断] F --> H G --> H H --> I[输出情感标签] ``` ### 文字解释: 1. **输入文本**:用户提供待分析的文本。 2. **文本编码**:将文本转换为词向量或子词向量(如Byte Pair Encoding, BPE)。 3. **Transformer层处理**:通过多层Transformer(如自注意力机制)捕获文本的深层语义表示。 4. **推理阶段**:模型进行推理(可能通过多步注意力机制),包括: - 识别情感关键词(如“好”、“坏”、“喜欢”、“讨厌”等) - 分析句子结构(如否定句“不是很满意”实际表达负面) - 结合上下文语义(如“房间小但干净”可能表达中性或混合情感) 5. **情感倾向判断**:综合上述信息,模型计算情感极性(如使用softmax输出概率分布)。 6. **输出情感标签**:生成最终分类结果(如“正面”、“负面”、“中性”)。 ### 强化学习的作用 在DeepSeek-R1的训练中,强化学习(RL)被用来优化模型的推理能力。具体到情感分析任务: - 模型被鼓励生成更准确的推理路径(即使这些路径在训练时不可见)。 - 通过奖励机制(如情感分类的准确性)来调整模型参数,使其更擅长捕捉情感语义[^2]。 ### 补充说明 - 虽然DeepSeek-R1本身是通用模型,但可以针对情感分析任务进行微调(fine-tuning)或提示工程(prompt engineering)[^3]。 - 例如,使用指令如:“请分析以下文本的情感倾向:{输入文本}。输出应为‘正面’、‘负面’或‘中性’。” ### 相关问题 §§相关问题§§ 1. DeepSeek-R1如何处理多语言情感分析? 2. 在情感分析任务中,如何评估DeepSeek-R1的性能? 3. DeepSeek-R1的情感分析模型与传统的基于词典的方法有何区别? 4. 如何利用DeepSeek-R1强化学习机制来优化特定领域的情感分析? 希望以上解释和流程图描述能帮助你理解DeepSeek-R1在情感分析上的工作原理!如果有进一步问题,欢迎随时提出。</think>### DeepSeek-R1 情感分析工作原理图解 DeepSeek-R1 的情感分析能力基于其**强化学习驱动的推理架构**,核心流程可分为四个阶段(图示说明见下方文字描述): ``` [输入文本] │ ├─▶ 文本编码层 │ (Transformer Encoder) │ ↓ ├─▶ 推理引擎 │ ├─▶ 思维链生成 (CoT) │ ├─▶ 情感线索提取 │ └─▶ 上下文关联 │ ↓ ├─▶ 强化学习决策层 │ (基于奖励模型的策略优化) │ ↓ └─▶ 情感分类输出 (正面/负面/中性 + 置信度) ``` #### 关键组件详解: 1. **文本编码层** - 使用 Transformer 架构将输入文本转换为高维向量表示 $ \mathbf{h} = \text{Encoder}(x) $ - 捕获词序、语义关系和情感暗示词(如“优秀”→“正面”,“失望”→“负面”) 2. **推理引擎(核心创新)** - **自主思维链(CoT)生成**:模型自动分解任务 *示例推理路径:* `"服务周到但价格偏高" → [1] 提取积极特征("周到") → [2] 提取消极特征("偏高") → [3] 权衡冲突特征` - **情感线索提取**:通过注意力机制 $ \alpha_{ij} = \text{softmax}(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}) $ 聚焦情感关键词 - **上下文关联**:建立跨句情感一致性模型(如转折词“但是”引发的极性变化) 3. **强化学习决策** ([^2]) - 基于**奖励模型** $ R(\text{output}) $ 优化策略: $$ \pi^* = \arg\max_\pi \mathbb{E}_{y\sim\pi} [R(y)] $$ - 通过**探索-利用机制**自主发现最优情感推理路径,无需监督微调初步步骤 4. **输出层** - 生成概率分布: $ P(\text{sentiment}|x) = \text{softmax}(\mathbf{W}\mathbf{h}_T + \mathbf{b}) $ - 输出结构化结果: ```json { "polarity": "mixed", "confidence": 0.82, "positive_phrases": ["服务周到"], "negative_phrases": ["价格偏高"] } ``` #### 技术优势 ([^4]): 1. **推理能力驱动**:通过强化学习直接激励模型理解情感逻辑,而非依赖模匹配 2. **零样本泛化**:对未见过的情感表达(如文化特定喻)仍能保持高准确率 3. **细粒度分析**:可同时检测复合情感(如“悲喜交加”)和强度变化 > 示例分析:输入 *“剧本惊艳,可惜演员演技生硬”* > 推理路径: > 1. 识别正向元素 $ \rightarrow $ `惊艳` (权重+0.7) > 2. 识别负向元素 $ \rightarrow $ `生硬` (权重-0.6) > 3. 转折词加权 $ \rightarrow $ `可惜` 增强负面影响 > 4. 输出:mixed (confidence=0.91) --- ###
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