LLM超越人类时该如何对齐？谷歌用新RLHF框架解决了这个问题

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LLM超越人类时该如何对齐？谷歌用新RLHF框架解决了这个问题

2024-11-05

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让 LLM 在自我进化时也能保持对齐。

我们这个世界是不断变化的开放世界。人工智能要在这个世界长久立足，就需要突破许多限制，包括可用数据和规模和质量以及有用新信息的增长率。

对基于 LLM 的 AI 来说，高质量的人类数据非常关键，但已有研究预计这些高质量数据将在未来几年耗尽。

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^{如果 LLM 保持现在的发展势头，预计在 2028 年（中位数）左右，已有的数据储量将被全部利用完，来自论文《Will we run out of data? Limits of LLM scaling based on human-generated data》}

此后，这类数据的质量也将停滞不前：随着 LLM 能力越来越强，它们将能解决越来越复杂和越来越多的难题，而这些难题所需的训练数据已经超出了人类的能力。

因此，我们就需要为 LLM 构建一种能使其实现自我提升的基本机制，让模型可以持续地自我生成和自我求解更困难的问题。

于是，问题就来了：语言模型能否自我创建可学习的新任务，从而实现自我改进以更好地泛化用于人类偏好对齐？

为了提升语言模型的对齐能力，人们已经提出了许多偏好优化算法，但它们都默认使用固定的提示词训练分布。这种固定的训练范式缺乏可扩展性，并不可避免地导致泛化问题和效率问题。

基于这些考虑，谷歌 DeepMind 和芝加哥大学一个研究团队开发了一种可扩展的开放式 RLHF 框架 eva，即 Evolving Alignment via Asymmetric Self-Play，也就是「通过非对称自博弈实现的演进式对齐」。

论文标题：evolving alignment via asymmetric self-play
论文地址：https://arxiv.org/pdf/2411.00062

eva 能让自我提升式语言模型的训练分布自动演进，如图 1 所示。

eva 的核心方法

在介绍 eva 的核心方法之前，我们需要先了解一些前提设置，这里截图如下：

概述地讲，eva 可通过一个创建器（creator）将经典 RLHF 扩展成开放式 RLHF，该创建器使用易于实现的估计、采样、进化程序来调整提示词的分布，模仿不对称自博弈的最小最大遗憾（minimax-regret）策略。

原理：用于联合自我提升的开放式 RLHF

直观说明

经典 RLHF 是在一个静态提示词分布上执行优化，这意味着智能体仅与固定的参考点对齐，这使得它难以对应不断变化的现实世界中的新问题。

新提出的开放式 RLHF 框架 eva 则打破了这个静态设置，其目标是开发出一种能很好地泛化到未曾见过的新环境的智能体。为此，该团队必须设计一个新的目标，而不仅仅是在一个固定数据集上执行优化。

形式化描述

π_φ (x) 是可优化的提示词生成策略，其会与响应策略 π_θ (y | x) 一起被联合优化，如下所示：

其中，p_ref (x) 表示所有可能任务（通过提示词实例化）的理想化的可能很难处理的概率，其可作为智能体可能遇到的任务的全部多样性和复杂性的概念参考，同时用作对齐的指导目标。此外，联合优化可确保任务分配和智能体的响应策略同步更新，从而适应日益复杂的任务，进而促进泛化。

机制：通过创建器和求解器博弈实现非对称自博弈

直观说明

由于未指定的参考很难处理以及联合微分存在不稳定问题，因此 (7) 式很难直接优化。为此，该团队提出了一种交替式的优化方案，其做法是将该问题表述成一个非对称的创建器 - 求解器博弈。

直观地讲，创建器可以通过复杂度不断增加的提示词例程来指导求解器，从而实现高效和一般性的学习，以处理现实任务的多样性。
从数学上看，这类似于通过期望最大化进行的 RL 优化，其中提示词分布的 φ 在每个步骤中都是固定的。

形式化描述

该团队将这种交替优化表述成了一种非对称博弈，如下所示：

创建器（Creator：提示词博弈者 π_X，其作用是策略性地为求解器生成提示词。
求解器（Solver：响应博弈者 π_{Y|X}（或 π），其作用是学习生成更符合偏好的响应。

该团队采用了 minimax regret 策略，其中求解器的目标是最小化后悔值，而创建器则是为了最大化这个值，即当前策略和最优策略之间的奖励之差为：

在纳什均衡下，之前已有研究表明：

然而，如果无法获得真正的最优策略，就必须近似后悔值。利用随机策略和奖励信号，该团队设计了基于优势的代理函数：

总之，eva 允许创建一个不断演进的提示词分布，其难度会随智能体的演进而逐步提升。新引入的 minimax regret 可进一步增加这种不断发展的例程的稳健性，其做法是激励智能体在所有情况下都表现良好。他们使用了信息量代理来指导学习。

总之，eva 是将对齐视为一种非对称博弈，其机制是创建器不断挑战求解器，而求解器则不断学习提升。

实际的算法

下面说明如何实际实现算法 1 中的 eva。

1. 创建器步骤：估计，采样，然后演进

显然，创建器会找到最有用的提示词并生成它们的变体，并将这些变体用于偏好优化。创建器的实现分为 3 步。

第 1 步：info (・)—— 估计信息量。对于提示集 X) t 中的每个 x，生成响应、注释奖励并通过 (10) 式估计 x 的信息量指标。
第 2 步：sample (・)—— 对富含信息的子集进行加权采样。使用信息量指标作为权重，对富含信息的提示词子集 X^info_t 进行采样，以便稍后执行演进。
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第 3 步：evolve (・)—— 为高优势提示词执行近端区域演进。具体来说，迭代 X^info_t 中的每个提示词，让它们各自都演化为多个变体，然后（可选）将新生成的提示词与对 X_t 的均匀采样的缓存混合以创建 X′_t。