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AI 资讯 · 科技行者

自我进化推理模型训练数轮后崩溃

更新 2026-11-05科技行者正文 7088字阅读约 23分钟

你有没有想过这样一个场景:一个学生每天自己给自己出考题,自己做,自己判卷,日复一日地训练自己。听起来挺励志对吧?但如果这个学生渐渐开始出一些根本没有标准答案的题目,比如"请问比1大又比1小的整数是多少",然后他还硬着头皮去"解答"这种矛盾题,长期这样下去,他的数学水平会变好还是变差?

这不是一个假设,这是当下AI推理模型训练中正在真实发生的事情。

**自我进化的推理模型会在训练几轮之后突然崩溃,分数一路下滑,甚至比没训练过还差。**

这篇来自华盛顿大学圣路易斯分校等机构的论文,就是在解剖这个崩溃现象的尸体,找出了两个致命伤,并且开出了药方。

自问自答式学习:一个美好却脆弱的设想

先说说这套训练方法到底是怎么回事。

传统训练AI靠的是人类标注的海量数据,但这种数据又贵又慢,总有枯竭的一天。于是研究者想了个办法:让AI自己给自己出题,自己解题,这样就不需要人类持续投喂数据了。

具体来说,系统里有两个角色,一个叫"出题者",一个叫"解题者"。

> **出题者和解题者**:一套自我进化框架中的两个AI角色,出题者负责生成新的数学题目,解题者负责解答这些题目,两者交替训练,彼此促进。

一开始两者共享同一个基础模型,然后像打乒乓球一样轮流升级。出题者学着出一些让解题者"半懂不懂"的题目,就是那种解题者做十次对五次左右的难度,太简单没意义,太难又学不到东西。解题者则通过多次采样找出"大多数人都认同的答案"作为伪标签,然后拿这个伪标签去训练自己。

这个框架叫R-Zero,是这个领域里相当有代表性的方法。论文作者们盯着R-Zero训练过程中产生的数据看了很久,发现了两个越来越严重的问题。

问题一:出的题越来越离谱

研究团队做了个实验,从R-Zero五轮训练各自产生的题目池里随机抽了200道题,让一个强大的外部模型(论文中称为GPT-5.6-Sol)去判断这些题到底是不是"有效题目"。

结果让人倒吸一口凉气:第一轮的有效题目率是76.5%,到了第五轮,这个数字只剩下39.5%。也就是说,超过六成的题目要么条件矛盾、要么压根没有确定答案、要么表述模糊到没法判断对错。

更糟的是,R-Zero原本设计了一道"过滤网",用来筛选解题者多次回答"意见一致"的题目留下来训练,本意是想挑出难度适中的好题。但这道过滤网完全没想到无效题目也会让模型"稳定地给出错误答案",于是有效率被进一步压低到27.64%。

论文里举了个很典型的例子:一道题要求x+y=3,xy=3,求x?+y?。这道题压根没有实数解(因为(x-y)?=(x+y)?-4xy=9-12=-3<0),是个彻头彻尾的无效题目。但解题模型没有被教过要去质疑题目本身,它只会硬着头皮答题,三次尝试里两次给出"x?+y?=3"这种错误答案,还有一次说"无实数解"。由于答案不一致,这道题反而被判定为"难题"而不是"坏题",被选进了训练集。

这就好比一个老师批改作业时,发现学生在一道无解的题目上反复给出不同答案,于是得出结论"这题挺有挑战性,值得反复练习"。可事实是这题压根没法做,学生每做一次就离正确的数学直觉更远一步。**如果不教会模型识别什么是无效题目,这套自我进化系统就永远无法分辨"这道题很难"和"这道题根本是错的"这两种完全不同的情况。**

为了验证无效题目确实是罪魁祸首,研究者做了个对照实验:拿同样1273道题目,一组保持原样(其中507道是无效题),另一组把这507道无效题修复成有效题,其余766道有效题完全一致。用这两组数据各自训练一遍模型,结果修复过的那组最终平均分数达到49.91分,原始组只有46.54分,差了整整3.37分。

这个实验证明了一件事:**无效题目不是无害的噪声,它们是实打实拖累模型表现的训练毒药。**

问题二:换个马甲的同一道题

如果说无效题目是"假冒伪劣产品",那第二个问题就更隐蔽了,可以叫它"换汤不换药"。

出题者很擅长用不同的包装生成本质上一模一样的题目。论文里给了一个特别生动的例子:同一个"寻找从A到E最短路径"的图论问题,可以被包装成"背包客穿越魔法森林,哪条路线消耗能量最少"。表面上看,词汇完全不同,场景也天差地别,但底层问的是同一件事,答案的计算逻辑丝毫没变。

R-Zero原本设计了一套防重复机制,用BLEU算法(一种衡量文本词汇相似度的指标)来判断题目之间像不像,相似度高的题目会被打包成一个"簇",簇越大,重复惩罚就越重,以此鼓励出题者多样化。

问题在于,BLEU只能看出文字表面像不像,看不出数学本质像不像。

> **BLEU**:一种通过比较词汇重叠程度来衡量两段文本相似度的指标,最早用于机器翻译质量评估。

研究者抽取了R-Zero第五轮训练数据里的200道题,让外部模型帮忙按照"底层数学任务结构"分组,结果发现占比最大的三种题型加起来竟然占了样本的59.5%。而在R-Zero原本的BLEU分组里,这个最大的题型被硬生生拆成了22个不同的簇,因为措辞、变量命名、下标起始点(从0开始还是从1开始)稍有不同,BLEU就认为它们是不同的题目。

簇一旦被拆散,每个簇的大小就变小了,惩罚力度自然跟着变弱,于是这种"同款换皮"的题目反而能一次又一次地蒙混过关,持续出现在训练数据里。

这种现象让我想起一个生活中的例子。假设一家餐厅想统计顾客最爱点的菜,结果收银系统把"番茄炒蛋"和"西红柿炒鸡蛋"当成两道不同的菜来统计,因为名字不一样。表面上看菜单丰富多样,谁都点不同的菜,但实际上后厨天天都在炒同一道菜,根本没有真正的多样性。**如果判断"是否重复"的标准只停留在表面的文字相似度,系统就永远发现不了那些换了马甲却骨子里一样的内容,多样性就成了一场自欺欺人的假象。**

药方:R-Quest,教会模型质疑问题本身

搞清楚了病根,研究团队提出了解决方案,叫做R-Quest。核心思路特别直接:既然问题出在"出题质量没人把关",那就让解题者学会质疑题目,同时让系统具备识别"换皮重复题"的能力。

### 第一步:先教会解题者说"不"

在正式进入自我进化循环之前,研究者先给解题模型上了一课,专门训练它识别无效题目的能力,这个过程叫"有效性感知初始化"。

具体做法是,收集R-Zero五轮训练中产生的题目,去重后随机抽样,用外部强模型分两步标注:第一步判断题目有效还是无效,第二步只给有效题目生成参考答案,并且人工复核这些答案能否被可靠验证。最终构建出一个包含2240道题的数据集,其中923道有效,1317道无效。

| 错误类型 | 数量 | 占比 |

|---------|------|------|

| 矛盾 | 380 | 28.9% |

| 无解 | 362 | 27.5% |

| 歧义 | 315 | 23.9% |

| 信息缺失 | 181 | 13.7% |

| 题目格式不良 | 72 | 5.5% |

然后用这个数据集训练模型:遇到有效题目就正常作答,遇到无效题目就要勇敢地回答"INVALID"(无效)。为了防止模型偷懒,动不动就说"这题无效"来逃避解题,奖励函数里专门设置了惩罚项,如果模型把一道明明有效的题目误判为无效,会扣分。

> **GRPO(Group Relative Policy Optimization)**:一种强化学习训练算法,通过让模型对同一问题生成多个回答,比较组内相对表现来计算训练信号,不需要额外训练一个价值网络。

这一步训练完成后,解题模型就具备了基础的"质疑能力",后续整个自我进化循环都建立在这个能力之上。

### 第二步:用一个冻结的"旁观者"识别重复

对付第二个问题,也就是换皮重复题,R-Quest的思路是放弃表面的文字比对,转而让AI直接判断"这两道题问的是不是同一类任务"。

具体做法是,用一个参数完全冻结、不参与训练的基础模型副本,对出题者每一轮生成的候选题目做两两比较,判断它们是不是"同一种题型"。判断标准很明确:只要数学设定和要求解决的问题本质相同,哪怕数字、变量名、包装故事完全不同,也算同一类型;但如果只是属于同一个大的数学领域(比如都是代数题),这还不足以判定为重复。

这里有个工程上的小巧思。如果每一道新题都要和批次里所有其他题目两两比较,计算量是题目数量的平方级别,太贵了。于是研究者改成每道候选题只随机抽样K道其他题目来比较(默认K=8),只要有一次被判定为"同类型",这道题就被拒绝。

数学上可以算出,当某种重复题型在批次里占比达到20%时,用K=8的抽样策略,这道题被识别并拒绝的概率大约是83.2%;如果把K提高到16,拒绝概率能升到97.2%。

这个抽样策略就像是食品安全抽检。监管部门不可能检查市场上每一件商品,但只要抽检比例设计得当,一批劣质产品里只要有一两次被抽中检出问题,整批货就会被下架处理。**抽样比例设得太低,很多问题商品会蒙混过关;设得太高,检验成本又太贵,甚至可能把正常商品也误判下架。**

有意思的是,论文还做了个对照实验,把K从8提到16,发现虽然重复题型的占比确实进一步被压低了(前五大题型占比从某轮的30%降到16.8%),但数学成绩反而不如K=8的设置。研究者的解释是,过于严苛的多样性控制,可能把同一题型里更难、更有训练价值的变体也一并误杀了。这说明控制重复不是越狠越好,得找一个平衡点,既要赶走纯粹的重复题,又要给同一类题型里的进阶版本留出生存空间。

### 两种反馈信号合体:重新设计出题者的奖励机制

有了"有效性判断"和"新颖性判断"两件武器,接下来就是把它们整合进训练流程。

对出题者来说,它生成的每道题首先要过有效性关:解题者会尝试多次回答,如果超过一半的回答都判定这道题"无效",出题者就会收到负向奖励,这是在明确告诉它"别出这种题"。

通过了有效性检验的题目,再进入新颖性检验,和批次内随机抽取的K道题目比较,一旦被判定为"同类型重复",这道题同样得不到正向奖励。只有既有效又新颖的题目,才能根据解题者的回答一致性(也就是题目难度是否适中)获得真正的奖励。

对解题者来说,训练数据构建时也同样要先过有效性和新颖性两道关卡,并且训练数据里始终保留一小部分(10%)来自第一步初始化阶段的数据做"复习",防止解题者在后续自我进化中逐渐遗忘"识别无效题"这个能力。

实验结果:十轮之后,差距拉到17.32分

理论说得再漂亮,终究要看实际效果。研究团队在Qwen3-4B-Base和OctoThinker-3B两个不同的模型家族上做了全面测试,覆盖数学推理、通用领域推理和代码生成三大类共12个评测基准。

先看五轮自我进化后的数学成绩对比:

| 方法 | Qwen3-4B-Base平均分 | OctoThinker-3B平均分 |

|------|---------------------|----------------------|

| 基础模型(未训练) | 46.17 | 24.90 |

| R-Zero | 49.10 | 28.25 |

| OCNR | 49.57 | 28.12 |

| R-Diverse | 49.82 | 28.61 |

| **R-Quest(本文方法)** | **51.64** | **30.69** |

R-Quest在两个模型家族上都拿到了最高分,相较基础模型分别提升了5.47分和5.79分,相较R-Zero也有2.5分左右的额外提升。

但真正让人印象深刻的是把训练拉长到十轮之后的表现。R-Zero在第三轮达到49.10分的峰值后就开始一路下滑,到第十轮只剩34.60分,不但没有进步,反而比没训练过的基础模型(46.17分)还差了11.57分,典型的"学废了"。

而R-Quest从第一轮到第十轮,每一轮的分数都超过了R-Zero曾经达到过的最高分,并且在第十轮达到自己的峰值51.92分,比R-Zero同一轮的34.60分高出整整17.32分。

**这不是小修小补的改进,这是把一条本应崩溃的曲线,彻底扭转成了一条持续上升的曲线。**

论文还单独测试了只保留有效性反馈或只保留新颖性反馈的效果,发现两者单独使用都能超过R-Zero的峰值表现,但有效性反馈对于防止后期崩溃更为关键,去掉它会导致模型在训练后期重新出现明显的性能下滑,而去掉新颖性反馈虽然也会下降,但幅度温和得多,整体仍然维持在基础模型之上。

再看看代码生成和通用推理这两个"跨领域"测试,毕竟R-Quest的训练素材全是数学题,它能不能把学到的能力迁移到完全不同的任务上,才是检验真功夫的地方。

| 领域 | Qwen3-4B-Base基础分 | R-Zero | R-Quest |

|------|---------------------|--------|---------|

| 代码生成(HumanEval+/MBPP+平均) | 58.79 | 59.27 | **62.69** |

| 通用推理(SuperGPQA/MMLU-Pro/BBEH平均) | 28.79 | 31.21 | **32.75** |

R-Quest在这两个完全没有直接训练过的领域依然拿到了最高分,代码生成相比基础模型提升了3.90分,远超R-Zero只提升了0.48分的表现。研究者给出的解释挺有意思:减少对无效题目的训练,可能让模型不再习惯于"基于未明说的假设强行作答",而是更扎实地依据题目给出的实际信息进行推理,这种更严谨的推理习惯恰好也是代码生成任务最需要的,因为写代码必须严格满足题目里写明的约束条件,不能自由发挥。

有效性判断能力,确实在变强

光看最终成绩还不够有说服力,论文还追踪了训练过程中解题模型的"质疑能力"是怎么逐轮变化的。

研究者用一组固定的297道留出题目(训练中从未用过),每一轮都让当时的解题模型去判断这些题有效还是无效,统计"平衡准确率",也就是正确识别有效题和正确识别无效题这两个比率的平均值。

结果显示,R-Quest的平衡准确率从初始化后的64.80%一路涨到第十轮的72.93%。更关键的是单独看"识别无效题的召回率":R-Quest在第十轮达到了86.36%,意味着十道无效题里能揪出八道多;而R-Zero全程召回率都在10.23%到26.14%之间徘徊,基本等于瞎猜。

再看出题者生成的题目本身质量,R-Quest从第一轮的88.0%有效率,一路涨到第四到第十轮稳定在94.5%到97.5%之间;R-Zero则从76.5%一路跌到49.0%,几乎一半的题目都是垃圾。

最能说明问题的是"多数投票答案的准确率"这一项,这个指标反映的是解题者给题目打的伪标签到底靠不靠谱。两种方法起步时差距不大,但到第十轮,R-Quest依然保持54.69%的准确率,R-Zero却只剩2.06%,几乎完全失灵。

这组数字串联起来讲了一个完整的故事:出题质量下滑会直接污染答案质量,答案质量下滑又会反过来污染下一轮的训练数据,整个系统陷入恶性循环,像滚雪球一样越滚越糟。R-Quest正是在这个循环的起点就插入了一道闸门,把问题扼杀在萌芽阶段。

这让我想起小时候传话游戏,十个人排成一列,第一个人听到一句话后小声传给下一个人,传到最后往往面目全非。**如果链条里每一环都有轻微的失真,又没有人中途核对纠正,错误就会一点点累积放大,最终传到终点的内容可能和原意完全相反。**R-Quest相当于在传话链条的每一环都安插了一个核对员,确保信息不会越传越离谱。

写在后面

读完这篇论文,最触动我的其实不是R-Quest这套方法本身有多精巧,而是它揭示的一个更普遍的道理:当一个系统开始用自己的输出训练自己,而没有外部校验机制时,微小的质量瑕疵会被系统自己放大,直到彻底失控。

这不只是AI训练的问题。任何一个"自我评价、自我强化"的闭环系统都可能有同样的风险,比如推荐算法根据用户点击数据不断优化推荐内容,如果最初的点击数据里混进了一些噪声或者偏见,算法可能会在没有外部纠偏的情况下把这种偏见越放越大。R-Quest的解法本质上是给闭环系统引入了一个"自我质疑"的环节,让系统具备识别"我现在生成的东西本身是不是有问题"的能力,这个思路或许能迁移到很多其他自我迭代的系统设计中。

另外一个让我反复琢磨的细节是,论文里提到严苛的新颖性控制(K从8提到16)反而拉低了数学成绩。这打破了一个我原本以为理所当然的假设,就是"去重越狠越好"。事实证明,重复本身不是纯粹的坏事,同一类题型里的难度递进变体,恰恰是模型持续进步所需要的练习素材。这给了我一个提醒:优化一个系统时,单一维度上"做到极致"往往不是最优解,真正的关键是在多个相互制约的目标之间找到那个动态平衡点。

论文里还留了一个没有完全展开的问题,就是如果把这套有效性和新颖性反馈机制推广到数学之外的领域,比如科学推理、常识问答,"什么是无效问题"和"什么是重复问题"的判断标准会不会完全不一样?这或许是这条研究路线接下来最值得追问的地方。

Q&A

Q1:R-Quest是什么?

A:R-Quest是一种让推理模型持续自我进化的训练方法,通过教会解题模型识别拒绝无效题目,以及用冻结的基础模型检测重复题型,解决了自我训练中常见的性能崩溃问题。

Q2:为什么R-Zero这类自我进化模型训练几轮后会性能崩溃?

A:主要有两个原因,一是自己生成的题目里无效题越来越多(最高能到六成以上),二是出题者反复生成换汤不换药的重复题型,导致训练数据质量持续下滑,进而污染后续答案和训练效果。

Q3:R-Quest相比R-Zero效果提升有多大?

A:在数学推理十轮自我进化测试中,R-Quest在第十轮达到51.92分的峰值,比R-Zero同轮的34.60分高出17.32分,且R-Quest全程未出现R-Zero那样的后期崩溃现象。

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