推理模型与测试时计算:让模型先想再答
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过去几年,提升大模型能力的主要办法是:更多数据、更大参数、更多训练算力。推理模型带来了另一条轴:在回答问题时花更多算力,也就是测试时计算(test-time compute)。
核心思想
人做难题时不会脱口而出,会先打草稿、试错、检查。推理模型做的是同一件事:在给出最终答案前,先生成一段很长的思考过程(思维链),中途可以尝试多种思路、发现错误、回头修正。
这里最重要的发现是:思考得越久,正确率越高,而且这种提升在数学、代码这类可验证的任务上非常明显。这意味着模型能力不只取决于训练,也取决于推理时愿意花多少预算。
两类做法
1. 在推理端堆算力(不改模型)
- 多次采样 + 投票:同一个问题生成多个答案,取出现最多的那个(self-consistency)
- 多次采样 + 验证器打分:用一个奖励模型给每个候选答案打分,取最高分(best-of-N)
- 树搜索:把推理过程拆成步骤,在步骤层面搜索和剪枝
这类方法简单直接,但成本随采样次数线性增长。
2. 用强化学习训练模型自己会想
这是 OpenAI o1 和 DeepSeek-R1 这类模型走的路:
- 给模型大量有标准答案的题目(数学题、带测试用例的编程题)
- 让模型自由生成思考过程和答案
- 答案对了给奖励,错了不给
- 用强化学习更新模型
不需要人工标注思考过程,模型自己会“涌现”出反思、验证、换思路等行为。DeepSeek-R1 的论文公开了这套方法的细节,用的 GRPO 算法省掉了传统 PPO 里单独的价值网络,降低了训练成本。
结果奖励 vs 过程奖励
强化学习里,奖励给在哪里是一个关键选择:
| 方式 | 怎么给奖励 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 结果奖励(ORM) | 只看最终答案对不对 | 便宜,不易被钻空子 | 信号稀疏,对过程没有约束 |
| 过程奖励(PRM) | 对每一步推理打分 | 信号密集,能纠正中间错误 | 标注贵,奖励模型本身可能被利用 |
OpenAI 2023 年的 Let’s Verify Step by Step 显示过程监督在数学题上优于结果监督;但 DeepSeek-R1 证明了仅靠结果奖励(加上可验证的规则奖励)也能训出很强的推理能力。两种路线目前都有人在推进。
应用侧要注意的
做大模型应用的人,这几点直接影响产品:
- 延迟和成本都会显著上升:思考 token 也要付费,且首字延迟变长
- 不是所有任务都需要:简单分类、抽取、改写用推理模型是浪费
- “过度思考”:简单问题也可能想很久,需要控制思考预算
- 提示词写法变了:对推理模型,少写“一步步思考”这类引导,多写清楚目标和约束
目前的判断
- 测试时计算是和预训练规模并列的扩展维度,不是一时的技巧。
- 可验证奖励是关键前提。 数学、代码先突破,是因为对错可以自动判断。开放式任务(写作、策略分析)怎么设计奖励,是下一个难点。
- 应用层会出现“路由”需求:根据问题难度自动选普通模型还是推理模型,以及给多少思考预算。
接下来要做的
- 用一个小模型 + GRPO 在小学数学题上复现“思考变长、正确率上升”的现象
- 测一组真实业务问题,对比普通模型和推理模型的效果、延迟、成本
参考
- Wei et al. Chain-of-Thought Prompting Elicits Reasoning in Large Language Models. 2022
- Wang et al. Self-Consistency Improves Chain of Thought Reasoning in Language Models. 2022
- Lightman et al. Let’s Verify Step by Step. 2023
- Snell et al. Scaling LLM Test-Time Compute Optimally can be More Effective than Scaling Model Parameters. 2024
- DeepSeek-AI. DeepSeek-R1: Incentivizing Reasoning Capability in LLMs via Reinforcement Learning. 2025