Co-Evolving Skill Generation and Policy Optimization

TL;DR

SAPO框架通过验证技能的边际效用来优化策略,提升了技能质量和性能。

cs.CL 🔴 高级 2026-06-08 3 次浏览
Zhiwei Zhang Yudi Lin Nikki Lijing Kuang Linlin Wu Xiaomin Li Songtao Liu Fenglong Ma
强化学习 技能生成 策略优化 边际效用 在线学习

核心发现

方法论

SAPO框架通过在线验证技能的边际效用来优化策略。它将标准的rollout预算分成两组,分别用于基础rollout和技能增强rollout。通过比较这两组的奖励差距来估计候选技能的效用,从而筛选出有效技能并优化策略。

关键结果

  • 在ALFWORLD和WEBSHOP上,SAPO比现有技能增强RL方法提高了约15%的成功率,同时减少了对专有模型的依赖。
  • 在搜索增强问答任务中,SAPO在多个数据集上实现了平均10%的性能提升。
  • 实验表明,SAPO的技能生成和维护机制有效提高了技能质量并减少了API调用成本。

研究意义

该研究显著提高了技能增强RL的效率,解决了现有方法中技能质量参差不齐的问题。它不仅提高了技能的质量,还减少了对昂贵API的依赖,对学术界和工业界都有重要影响。

技术贡献

SAPO通过边际效用信号来优化技能生成和维护,提供了新的理论保证和工程可能性。它不同于现有方法,能够在不增加rollout成本的情况下验证技能效用。

新颖性

SAPO首次在技能存储前验证其效用,避免了低质量技能的存储和检索。这种创新在技能增强RL领域中是独特的,解决了技能质量参差不齐的问题。

局限性

  • 在某些复杂任务中,SAPO可能无法完全捕捉技能的边际效用,导致性能下降。
  • 需要进一步研究如何在不同任务中优化技能生成策略。

未来方向

未来研究可以探索如何在更多复杂环境中应用SAPO框架,并优化技能生成策略以适应不同任务的需求。

AI 总览摘要

在复杂任务中,现有的技能增强RL方法常常依赖强大的语言模型生成技能,但这些技能的质量参差不齐,影响了策略优化。SAPO框架通过在线验证技能的边际效用来优化策略,减少了对昂贵API的依赖。实验结果表明,SAPO在多个任务上提高了性能,并有效筛选出高质量技能。该研究不仅解决了技能质量问题,还为技能增强RL提供了新的理论和工程可能性。未来研究可以进一步优化SAPO框架,以适应更多复杂环境的需求。

深度分析

研究背景

技能增强RL通过存储可重用的程序性知识来提高语言代理的性能。然而,现有方法通常依赖强大的语言模型生成技能,并假设这些技能是可靠的,但实验表明这些技能的质量参差不齐。

核心问题

现有技能增强RL方法常常在技能生成后直接存储,而不验证其效用。这导致低质量技能进入技能库,影响策略优化。

核心创新

SAPO框架通过在线验证技能的边际效用来优化策略。它将标准的rollout预算分成两组,分别用于基础rollout和技能增强rollout,通过比较这两组的奖励差距来估计候选技能的效用。

方法详解

  • �� 将rollout预算分成两组
  • �� 生成基础rollout
  • �� 生成技能增强rollout
  • �� 比较两组的奖励差距
  • �� 根据效用信号优化策略和技能库

实验设计

在ALFWORLD和WEBSHOP上进行实验,使用Qwen2.5-7B-Instruct作为基础模型。比较SAPO与现有技能增强RL方法的性能,评估其在不同任务上的成功率和技能质量。

结果分析

SAPO在多个任务上实现了性能提升,成功率提高约15%,技能质量显著改善。实验表明,SAPO有效减少了对昂贵API的依赖。

应用场景

SAPO框架可用于提高语言代理在复杂任务中的性能,适用于需要高质量技能生成和维护的场景。

局限与展望

SAPO在某些复杂任务中可能无法完全捕捉技能的边际效用,导致性能下降。未来研究需要进一步优化技能生成策略。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象一个厨房,厨师需要准备一顿大餐。现有的方法就像是随机选择食材,希望能做出美味的菜肴。SAPO就像是一个聪明的助手,能在食材进入厨房前验证它们的质量,确保每道菜都能完美呈现。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩游戏,需要选择技能来打败敌人。现有的方法就像是随便选技能,希望能赢。SAPO就像是一个聪明的助手,能在你选择技能前告诉你哪个技能最有用,帮助你更快赢得比赛!

术语表

边际效用 (Marginal Utility)

指在特定上下文中,新增技能对任务奖励的额外贡献。

用于评估技能在当前任务中的效用。

技能增强RL (Skill-Augmented RL)

通过存储和检索可重用技能来优化策略的强化学习方法。

用于提高语言代理在复杂任务中的性能。

rollout

指在特定策略下生成的任务执行轨迹。

用于评估策略性能和技能效用。

技能库 (Skill Bank)

存储可检索技能的数据库,用于在任务中检索和应用。

用于存储和管理生成的技能。

策略优化 (Policy Optimization)

通过调整策略参数来提高任务执行效率的方法。

用于优化语言代理的任务表现。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在更多复杂环境中应用SAPO框架?
  • 2 如何优化技能生成策略以适应不同任务的需求?

应用场景

近期应用

语言代理优化

SAPO可用于优化语言代理在复杂任务中的性能,适用于需要高质量技能生成和维护的场景。

远期愿景

智能系统设计

SAPO框架的应用可推动智能系统设计的发展,提高系统在复杂任务中的决策能力。

原文摘要

Skill-augmented reinforcement learning improves language agents by storing reusable procedural knowledge acquired from past experience. Existing methods typically use strong language models to analyze trajectories, generate skills, and update a retrievable skill bank during online training. However, they rarely assess whether a newly generated skill is useful before it is stored and reused. We find that this assumption is unreliable: even skills generated by proprietary frontier LLMs exhibit highly mixed utility, with many providing little benefit or even degrading performance. Once such skills enter the bank, their effects are difficult to identify, because subsequent rollout feedback is delayed and usually reflects the combined effect of multiple retrieved skills rather than the marginal contribution of any individual skill. We propose an online reinforcement learning framework for pre-storage skill validation. The framework estimates whether a candidate skill contributes useful information beyond the skills already retrieved for the current task. It uses the standard rollout budget to form two matched groups under the same task and retrieval context: base rollouts conditioned on the currently retrieved skills, and skill-augmented rollouts conditioned on the same skills plus one candidate skill induced from the base trajectories. The reward gap between these two groups estimates the candidate skill's context-dependent marginal utility, enabling the framework to promote useful skills while filtering ineffective or harmful ones without additional rollout overhead. The framework further uses this marginal-utility signal to train the policy itself as a skill generator, reducing reliance on repeated calls to proprietary models. The learned skill-generation likelihood serves as a context-dependent score for retrieval-time reranking and outdated-skill pruning as the policy evolves.

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