【强化学习】思维链 CoT,20W字总结(十四)

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进入番外篇。前面十三篇我们讲了强化学习的算法主线——从策略梯度到 PPO、DPO、GRPO。这篇换个视角:怎么让大模型学会"推理"。DeepSeek-R1 推理能力为什么那么强?思维链(Chain of Thoughts,CoT)又是什么?这篇把构建推理模型的四大主流方法一次讲清楚。

什么是推理模型
先把"推理"说清楚。这里说的推理,指解答那些需要多步骤、含中间过程的复杂问题——比如数学推导、解谜、复杂编程。
“法国首都是哪?”——这是事实问答,不算推理。
“一列火车 60 英里/小时开 3 小时走多远?”——这是推理(要先想到"距离 = 速度 × 时间")。
所谓推理模型,就是专门优化来处理这类复杂推理任务的 LLM(如 DeepSeek-R1、OpenAI o1)。它们的回答里常带"思考过程",中间推理步骤有两种呈现方式:直接写在回答里(用户能看到),或在内部多轮迭代但不展示(像 o1)。
推理模型也不是万能的——它在简单任务上反而可能因"过度思考"出错、更贵更慢:
| 擅长 | 不擅长 |
|---|---|
| 演绎/归纳推理(谜题、证明) | 快速粗略的回答 |
| 思维链式推理(分解多步问题) | 基于知识的任务(易幻觉) |
| 复杂决策 | 简单任务(过度思考) |
DeepSeek R1 训练流程概览
讲方法前,先看 DeepSeek-R1 这个标杆。它其实不是一个模型,而是三个变体:
- DeepSeek-R1-Zero:基于 DeepSeek-V3(671B),纯强化学习训练,没有 SFT(冷启动)
- DeepSeek-R1:在 R1-Zero 基础上加 SFT + 再 RL(主力模型)
- DeepSeek-R1-Distill:用 R1 生成的数据蒸馏出小模型(Qwen、Llama)
理解了这个流程,下面四大方法就串起来了。
构建推理模型的四大方法
方法一:推理时间扩展(不用训练)
最省事——不改模型,只在推理时多花算力。典型手段就是思维链(CoT)提示:在 prompt 里加一句"一步步思考(think step by step)",让模型先输出中间推理步骤,再给答案。
CoT 本质是推理时间扩展——生成更多 token = 更多"思考"计算。还有投票法(生成多个答案取多数)、束搜索等。
DeepSeek-R1 报告说没用推理时间扩展(但应用层可能用了)。我怀疑 OpenAI o1 / o3 主要靠这个——这也解释了为什么它们比 GPT-4o 贵。
方法二:纯强化学习(推理能力涌现)
这是 DeepSeek-R1-Zero 最震撼的发现:不经过任何 SFT,纯靠 RL,推理能力就能自发涌现。
奖励用两种(都不依赖人类偏好):
- 准确性奖励:数学答案用确定性系统判对错,代码用 LeetCode 编译器验证
- 格式奖励:让模型把推理步骤放进
<think>标签
令人惊叹的是,训练中出现了 “Aha 时刻”——模型突然自己开始生成推理过程,没人教它。这证明:推理可以作为一种行为,从纯 RL 中涌现。DeepSeek 是首个公开展示这一点的团队。
方法三:SFT + 强化学习(R1 的蓝图)
主力模型 DeepSeek-R1 走的是这条路,也是业界构建推理模型的标准蓝图:
- 用 R1-Zero 生成"冷启动" SFT 数据
- 拿这些数据做指令微调(SFT)
- 再来一轮 RL(沿用准确性+格式奖励,加一致性奖励防语言混杂)
- 用最新 checkpoint 再生成 80 万条 SFT 数据(60 万 CoT + 20 万知识)
- 最后一轮 RL(数学/代码用规则奖励,其他用人类偏好奖励)
OpenAI o1 很可能也是 SFT+RL 这条路。R1 比 R1-Zero 强,正是因为多了 SFT 阶段。
方法四:纯 SFT / 蒸馏(小模型专用)

DeepSeek 还用 R1 的数据蒸馏了一批小模型(Llama 8B/70B、Qwen 1.5B~32B)——其实就是拿 R1 生成的 SFT 数据对小模型做指令微调(不是传统的 logits 蒸馏)。
一个关键结论:在小模型上,蒸馏远比纯 RL 有效。实验把 R1-Zero 的纯 RL 方法直接用在 Qwen-32B 上,效果不如蒸馏。说明——小模型靠高质量推理数据做 SFT,比硬训 RL 更划算。
小结:四大方法怎么选
| 方法 | 要不要训练 | 适用 | 代表 |
|---|---|---|---|
| 推理时间扩展 | 不用 | 强模型再提一波 | o1/o3(猜) |
| 纯 RL | 要(无 SFT) | 研究涌现 | R1-Zero |
| SFT + RL | 要 | 构建强推理模型 | R1(蓝图) |
| 蒸馏(纯 SFT) | 要(用大模型数据) | 造小模型 | R1-Distill |
一句话记:强模型靠 SFT+RL(R1 蓝图),小模型靠蒸馏,CoT 提示是零成本提速。最值得期待的组合,是 SFT+RL 再叠加推理时间扩展——这大概就是 o1 在做的事。
DeepSeek-R1 把技术报告和模型权重都开源了(MIT 协议),是开放推理模型的一座里程碑。下一篇番外,我们补数学推导专题(策略梯度证明、GAE、PPO 推导、KL 散度等)。
📌 [ 笔者 ] 文艺倾年
📃 [ 更新 ] 2026.06.14
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📜 [ 声明 ] 由于作者水平有限,本文有错误和不准确之处在所难免,
本人也很想知道这些错误,恳望读者批评指正!

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