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DAY 9
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AI Engineering

《30天打造 Tool-Calling Agent:從 MDP 理論到 DPOTrainer 實戰訓練》系列 第 9

Day9 DPO vs PPO:為什麼 DPO 不需要 Reward Model 且更適合微調?

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有了乾淨的偏好資料,我們今天來探討如何把這批資料變成真正能訓練模型的訊號?

先回顧傳統 RLHF(PPO 路線)在做什麼

詳細可以到 Day 5 看看

  1. SFT:先用高品質資料微調出一個基礎模型 π_{ref}
  2. 訓練 Reward Model(RM)
  3. PPO 強化學習

這個流程有幾個問題:要在訓練迴圈裡即時採樣生成文字、PPO 超參數難調、訓練不穩定、GPU 記憶體吃很兇。


一定要用 Reward Model 嗎???還是其實不用呢?


DPO(Direct Preference Optimization)

DPO是 2023 年史丹佛團隊提出的方法,用來把語言模型對齊人類偏好,核心貢獻是提出一種新的 reward model 參數化方式,讓 RLHF 問題可以用一個簡單的分類損失(classification loss)直接求解,不需要額外訓練 reward model,也不需要跑強化學習。

為什麼 DPO 不需要 Reward Model?

因為數學推導證明 reward 可以用「policy 相對 reference model 的機率比值」封閉表達,所以 reward 已經隱含在 policy 本身,不用另外訓練一個 reward model。

DPO 適合哪些場景?

適合已經有高品質、成對標註偏好資料,且希望訓練穩定、資源有限、不想維護 RM 和 PPO 採樣迴圈的團隊,是目前多數開源模型偏好對齊的主流做法。


DPO 不需要 Reward Model 的數學推導

在 RLHF 的目標函數下,最優 policy 跟 reward model 之間存在一個「封閉形式」的對應關係—— reward 可以直接用 policy 自己(即相對於 reference model 的機率比值)表達出來:
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260912/20183658Q7oOJwspV0.png

把這個式子代回 Bradley-Terry 偏好模型

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260912/20183658tq7aYUGCzy.png

其中

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260912/20183658sxq2yVuMA4.png

相減時直接抵銷:

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260912/20183658Ld5kv6Jfwp.png

DPO Loss
把上式代回 Bradley-Terry 機率,並對整個偏好資料集 D 做最大概似估計(maximum likelihood estimation,即最小化負對數概似):
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260912/20183658Dns2u1ZqMW.png


Takeaway

  • 從兩大方面看 Preference Data 品質問題
  • 關鍵在於先正確診斷問題屬於「規格層」還是「執行層」(或兩者皆有),再對症下藥——規格層用「拆軸 + 規範 + 校準」,執行層用「多重標註 + 品管 + 穩健訓練演算法」,同時保留一份「這是有效多元分歧」的例外名單

明天我們將正式進入 GRPO(Group Relative Policy Optimization),看看它如何突破 DPO跟PPO!


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