学会操控,操控以见真章:通过可训练向量揭示大语言模型中可验证奖励强化学习的几何结构

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

该论文研究带可验证奖励的强化学习(RLVR)在大语言模型中的几何结构,通过可训练向量识别出与RL增益相关的低维有效流形,并提出Alpha-Stabler即插即用框架以稳定训练并提升RL效果。

强化学习(RL)已成为提升大语言模型推理能力的关键范式,但其参数更新的高维特性使得训练动态难以分析。我们研究了带可验证奖励的强化学习(RLVR),并利用向量操控(vector steering)在激活空间中识别出一个与RL增益相关的低维有效流形。我们揭示了两项几何特性:(1)有效流形容量:复现RL增益所需的容量可以非常小,但并非可以无限压缩;在极低容量下,操控维度和依赖于输入的表达能力成为关键约束,且这一要求随注入深度不同而变化。(2)控制流形分离:有效控制方向主要位于激活主子空间的低方差补空间中。在同一任务和基座模型内,学习到的几何结构在不同训练配置下基本保持一致;在不同任务之间,几何对齐度与能力迁移相关。在5个大语言模型和6个可验证奖励任务上的实验验证了上述发现。随后我们提出了Alpha-Stabler——一个即插即用框架,包含一个用于监测主子空间侵入并发出早期坍缩预警的预测器(Predictor),以及一个在反向传播中移除激活梯度主子空间分量、同时保留正交补空间分量的控制器(Controller)。Alpha-Stabler能够稳定2000步的训练过程,并持续提升RL增益,为稳健的后训练提供了实用洞见。代码:https://github.com/caiyuchen-ustc/On_Policy_Vector_Training
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来源:https://huggingface.co/papers/2609.34344 作者:

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摘要

强化学习(RL)已成为增强大语言模型推理能力的关键范式,然而参数更新的高维度使得其训练动态难以分析。我们研究了带有可验证奖励的强化学习(RLVR),并利用向量操纵(vector steering)来识别激活空间中与 RL 带来的增益相关的低维有效流形。我们发现了两个几何特性。(1)有效流形容量:重现 RL 增益所需的容量可以非常小,但并非无限可压缩;在极低容量下,操纵维度和依赖输入的表达能力成为关键约束,且这一要求随注入深度而变化。(2)控制流形分离:有效控制方向主要位于激活主子空间的低方差补空间中。在给定任务和基础模型内,学习到的几何结构在不同训练配置间基本保持一致;而在不同任务间,几何对齐与能力迁移相关联。我们在 5 个 LLM 和 6 个可验证奖励任务上的实验支持了这些发现。随后我们提出了 Alpha-Stabler,一个即插即用的框架,包含一个监测主子空间侵入以发出早期崩溃预警的 Predictor,以及一个在反向传播过程中移除激活梯度的主子空间分量、同时保留正交补分量的 Controller。Alpha-Stabler 能稳定训练 2,000 步,并持续提升 RL 增益,为稳健的后训练提供了实用见解。代码:https://github.com/caiyuchen-ustc/On_Policy_Vector_Training

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