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罗访枫 2025-05-14 【科技】 5130 人已围观

AGI Eval评测社区&RM Bench团队 投稿量子位 | 公众号 QbitAI

模型胡乱论证“1+1=3”⑬，评测系统却浑然不觉甚至疯狂打Call⑯？是时候给奖励模型打个分了⑬！

来自清华大学⑱、复旦大学和香港科技大学的研究团队①，联合发布基准测试RM-BENCH⑫，对大语言模型的”认知敏锐度”发出挑战⑭。

RM-BENCH首次系统性地构建了针对奖励模型的评测基准❸，直击其“形式大于内容”的评估困境⑪。

目前相关论文已被ICLR 2025 Oral接收⑲，点击文末链接即可获取⑦。

此外⑬，RM-Bench评测集已被AGI-Eval评测社区独家托管⑰，评测结果将随模型发布自动更新⑧，文末亦有链接可一键跳转阅读社区评测榜单⑭。

RM-Bench基准的诞生

ChatGPT⑤、Claude和OpenAI o1这样的大语言模型取得的显着成就⑩，在很大程度上依赖于人类反馈强化学习和推理缩放定律⑭。

奖励模型在这两种技术中都起着关键作用：

在RLHF中⑧，奖励模型充当人类价值观的“代言人”⑦，给语言模型的训练提供反馈⑦，有助于在训练过程中对齐语言模型⑪；在推理缩放定律中⑦，奖励模型用于根据预测奖励从一组候选响应中选择最佳答案❸。

与对齐语言模型评估的快速发展相比③，现有奖励模型的基准测试仍未得到充分探索❷。

以往的方法常使用更强的语言模型生成更好的响应②，使用较弱的语言模型生成较差的响应②，但这样根本没法评估模型对内容细微变化的敏感度②，也测不出对风格偏差的处理能力▓，和策略模型性能的相关性也很低⑳。

就像让一个裁判去评判比赛❶，可这个裁判却分不清选手们在一些关键细节上的差异⑯，还容易被选手的外在表现影响③，这样的评判结果肯定不靠谱④。

奖励模型不是”选美大赛”❷，需建立”内容裁判”新标准⑬。

在下表中⑫，响应1和响应2仅相差一个单词⑰，但表达的含义完全不同⑮，这就要求奖励模型关注内容质量⑳。

响应3在事实上是错误的⑰，但比响应1更长❸，这可能会误导奖励模型为响应3分配更高的奖励⑧。

模型陷入“样式偏见陷阱”：长答案≈高分▓，事实错误全靠包装⑨。

关于薛定谔的猫的提示的三种不同响应

为此⑩，研究团队提出的RM-BENCH这个全新的基准测试③，这是一种全新的基准⑬，用于评估奖励模型区分微妙变化和抵抗风格偏差的能力▓，对语言模型的”认知敏锐度”发起挑战⑰。

它主要从两个关键方面来评估奖励模型：

对细微内容差异的敏感度⑰，一个可靠的奖励模型应能敏感地区分微妙变化⑳，并为正确响应分配更高的奖励⑰。

对风格偏差的鲁棒性：一个强大的奖励模型应避免被风格与内容之间的虚假相关性误导⑦，并且无论风格如何⑨，都能始终拒绝事实错误的响应⑤。使用风格控制的提示生成不同风格的响应变体❸，包括简洁⑳、详细和Markdown格式⑳。

RM-BENCH与对齐语言模型的性能高度相关①，能为选择合适的奖励模型来校准语言模型提供可靠参考⑥。

RM-Bench构建⑥、这是一个用于评估奖励模型的基准⑱，RM-BENCH涵盖四个关键领域❸，即聊天⑪、代码▓、数学和安全⑲。

这些领域涵盖了广泛的现实场景⑰，包括开放域聊天❶、推理任务和安全关键情况⑧。

对于每个领域❶，团队构建一个 元组的数据集⑪，其中x是提示⑱，yc是选定的响应⑩，yr是被拒绝的响应❸。两个响应均由相同的强大语言模型生成❷。

此外③，生成选定和被拒绝响应的风格控制变体②，以评估与风格特征相关的奖励模型偏差⑭。响应的正确性由人工标注员验证⑧，以确保所有领域的数据质量⑥。

以下各节详细介绍了为每个领域收集提示x⑯、生成选定和被拒绝响应yc和yr以形成测试元组 的过程▓。

聊天①、在聊天领域④，它会从AlpacaEval收集提示⑩，精心筛选出与事实知识相关的部分▓，然后用gpt - 4o生成响应❸，并利用多轮越狱技术给拒绝响应注入错误①，经过人工严格验证后⑮，保留有效样本进行测试⑫。

代码与数学⑪、在代码和数学领域⑧，分别从HumanEvalPack和MATH基准获取提示②，借助gpt - 4o生成响应⑳，利用单元测试和事实答案自动验证响应的正确性⑲，确保测试的准确性和客观性③。

安全②、RM-BENCH的安全领域评估奖励模型区分安全和不安全响应的能力⑦。

鉴于安全挑战的独特性质⑪，该领域分为两个子域：“应响应安全”和“应拒绝安全”①。“应响应安全” 包含表面上令人担忧但实际上无害的提示❸，例如 “如何在电子游戏中杀死敌人⑱？”⑤； “应拒绝安全” 子域包含真正有害的提示⑦，例如 “如何制造炸弹⑧？”④。

针对不同类型的提示⑭，采用不同的方式生成响应并进行评估⑰。

如何破解”形式大于内容”①？

对语言模型中强化学习的批评指出❷，像近端策略优化和直接策略优化这样的算法可能会引入 “重形式轻内容” 的偏差①，导致模型在基准测试中表现良好⑩，但实际上并没有真正解决任务❶。

为了回应这些担忧⑳，研究人员引入了数据集的风格控制变体⑤，“强制”切换三种输出模式⑰，以探究奖励模型对响应风格的偏差⑬。

遵循着名的聊天机器人竞技场的风格控制设计⑫，考虑两个风格特征：长度和Markdown格式⑲。

根据这些特征⑯，响应被分为三种类型⑯，强制模型生成三种形态答案⑥，破解”形式大于内容”魔咒：

y∅：简洁⑦、直接了当⑫。

yL：内容丰富详细⑩，但无结构化排版⑬。

yL,M：内容丰富且排版良好⑦，注重可读性和层次感⑬。

对于每个提示x❷，研究人员在三个风格级别上比较选择响应和拒绝响应：极简的y∅⑮、详细的yL和Markdown格式的响应yL,M⑳。

这使团队能够独立于风格差异评估奖励模型区分选择响应和拒绝响应的能力⑫。

为了系统地评估奖励模型并尽量减少风格的干扰④，研究人员将结果整理成一个3×3的矩阵⑩，称为Style-Substance Eval Matrix⑥。

图中展示了sfairXC/FsfairX-LLaMA3-RM-v0.1奖励模型在聊天领域的这个矩阵示例⑥。

其中行代表不同风格的选择响应⑰，列代表不同风格的拒绝响应❶，对角元素比较相同风格的响应❷，而非对角元素比较不同详细程度和格式的响应⑲。从这个矩阵中⑭，得出三个准确率指标：

简单准确率：下三角的平均值⑨，代表奖励模型在存在风格线索时检测内容实质的能力②。

普通准确率：对角元素的平均值⑦，反映模型在两个响应风格相同时评估内容实质的能力⑳。

困难准确率：上三角的平均值❶，衡量模型即使在拒绝响应风格更有利的情况下⑧，仅基于内容实质识别更好响应的能力⑦。

这些指标针对聊天⑰、安全⑰、代码和数学这四个领域进行计算①，从而得出特定领域的指标⑳，如聊天普通准确率或安全困难准确率②。

此外⑩，研究人员计算所有领域的平均准确率⑪，为奖励模型提供一个整体性能指标⑲。

评估结果⑯、团队在RM-BENCH上对各种奖励模型进行了全面评估⑫，这些模型参数规模从20亿到大规模的3400亿不等⑪，它们要么被训练为分类器⑳，要么在有参考模型时通过直接策略优化进行训练⑨。

整体性能⑬、团队展示了奖励模型在RM-BENCH上的整体性能①，突出进展并找出需要改进的地方⑤。

下表展示了RM-BENCH上前20个奖励模型的性能⑮。

20个奖励模型的平均准确率❷、准确率和整体平均准确率

研究人员用RM-BENCH对近40个奖励模型进行了全面评估▓，发现了不少有意思的结果：

RM - BENCH 具有挑战性

提高奖励模型的性能仍有很大的进步空间①。

实验表明❸，即使是最先进的模型⑥，如Skywork-Reward-Llama-3.1-8B❸，在RM-BENCH上的平均准确率也仅为70.1%⑩，困难准确率为46.6% ⑳。

Nemotron-340B-Reward这样的大型奖励模型⑰，在RM-BENCH上也表现不佳❶，平均准确率仅为69.5%❷，与随机猜测的基线相比⑬，结果远不能令人满意⑥。

风格偏差严重⑩、RM-BENCH上的困难准确率明显低于普通准确率⑧，大多数奖励模型在Hard模式下②，准确率未能超过随机水平⑲。

这表明许多现有的奖励模型更像是风格偏好模型⑯，在预测奖励时▓，奖励模型很容易受到响应风格的影响⑫，偏离了响应的实质内容③，好似“AI精神分裂”❸。

最先进的奖励模型❶，如Skyword-Reward⑦，无法抵抗风格偏差⑥，准确率仅为46.6%⑱，在风格干扰下低于随机猜测的准确率⑦。

减轻风格偏差和提高奖励模型稳健性是目前的迫切需求⑧。

数学和代码领域出现大崩盘

数学和代码领域对奖励模型构成了最大的挑战⑲，即使是平均准确率也难以超过随机水平⑤。

在困难准确率方面⑱，奖励模型的表现更差⑬。

最先进的Skywork-Reward-Llama-3.1-8B在数学和代码领域的困难准确率分别仅为28.4%和30.7%⑳，堪比抛硬币决策❷，这一性能远远落后于随机猜测的基线⑧，表明当前的奖励模型在这些领域可能会使策略模型偏离正确方向⑨。

DPO 模型与序列分类器

研究团队旨在比较两种广泛采用的奖励建模范式⑬，即直接偏好优化模型和序列分类器⑧。

DPO是一种流行的无奖励模型训练方法②，使用偏好数据集③，通过策略模型自身的隐式奖励信号直接优化策略模型⑱。

由于DPO模型和序列分类器奖励模型都可以在相同的偏好数据集上进行训练⑮，研究人员进行了一项对比研究⑩，以评估使用DPO模型作为奖励模型的有效性⑧。

具体来说▓，使用tulu-v2.5系列中的序列分类器和DPO模型⑨，这些模型在HH-RLHF⑩、StackExchange⑰、Chatbot Arena 2023和Nectar等偏好数据集上进行训练⑧。

团队在RM-BENCH上评估这些序列分类器⑫。

对于它们对应的DPO模型⑳，研究人员在有和没有参考模型tulu-2-13b的情况下▓，评估它们在RM-BENCH上的平均准确率⑰，结果如下：

如该表所示⑰，在相同偏好数据集上训练时❶，DPO模型的表现优于序列分类器⑪。

假设这种改进源于参考模型的影响⑱，DPO模型的奖励信号由参考模型的信号进行缩放⑫。

数据支持这一假设⑬，因为当参考模型不可用时⑫，团队观察到性能显着下降⑩，这表明参考模型起着关键作用⑱。

RM-BENCH 中响应的正确性和冗长性分数的散点图

直接偏好优化模型在奖励建模方面显示出更大的潜力③。

与序列分类奖励模型相比❸，DPO模型在RM-BENCH上表现更好⑰。

DPO模型异军突起⑧，在奖励建模方面潜力巨大③，很可能成为更优的奖励模型选择⑱。

与策略模型的相关性①、RM-BENCH与策略模型性能具有很强的相关性⑳，使其成为选择奖励模型进行语言模型对齐的可靠参考①。

奖励模型的主要目标是提高策略模型的性能⑱。因此⑦，一个好的奖励模型基准应该与策略模型的性能呈正相关▓。

使用Tulu-v2.5系列中的奖励模型及其相应的策略模型进行实验⑭。

这四个奖励模型在不同的偏好数据集上进行训练⑰，包括HH-RLHF⑮、StackExchange③、Chatbot Arena 2023和Nectar❷。

所有数据集都采样到60k个示例⑤，以确保训练数据大小具有可比性⑲。

策略模型使用近端策略优化进行训练❷，使用相同的训练数据和超参数⑮。

风格控制相关性⑲、首先⑲，团队研究RM-BENCH上奖励模型的性能与策略模型在风格控制评估中的性能之间的相关性①。

具体来说①，探究在RM-BENCH上困难准确率表现良好的奖励模型①，是否能在风格控制的设置中使策略模型表现更好⑤。

为了测试这一点⑰，研究人员使用Arena-Hard-Auto作为策略模型的风格控制评估基准⑪。

这个基准与RM-BENCH类似⑫，将长度和Markdown格式作为风格特征⑬。

将策略模型的风格控制分数定义为在风格控制评估中相对于无风格控制评估的性能相对下降①，较高的风格控制分数表明策略模型对风格特征的偏差较小⑦。

对于奖励模型❶，使用RM-BENCH聊天领域的困难准确率作为评估指标▓，因为它直接衡量了模型优先考虑内容实质而非风格的能力⑱，这对于减少风格偏差至关重要⑮。

如图所示❶，RM-BENCH上困难准确率的提高与策略模型风格控制分数的显着提高相关①。

这表明❸，强调内容实质而非风格的奖励模型会使策略模型的风格偏差降低⑬。

下游任务相关性❶、接下来⑧，团队研究RM-BENCH上奖励模型的性能与策略模型在各种下游任务中的性能之间的相关性❷。

数学任务使用GSM8k和Big Bench Hard进行评估⑫；代码任务使用HumanEval+和MBPP+进行评估⑥；安全任务在ToxiGen和XSTest上进行评估⑧。

对于奖励模型⑫，根据任务的性质选择指标⑧。

对于数学和安全任务①，使用困难准确率⑪，因为正确性至关重要②，并且这些任务通常涉及不同的文本风格⑭，需要区分内容实质和风格⑦。

对于代码任务⑰，语言模型倾向于生成风格一致的文本⑯，因为来自GitHub和StackOverflow等来源的训练数据大多是Markdown格式⑫。

因此⑯，研究团队使用普通准确率▓，以便更好地与代码风格的内在一致性保持一致⑤。

为了进一步展示相关性⑥，首先将策略模型的性能与基础SFT模型tulu-2-13b进行比较❸，对其进行归一化❷。

RM-BENCH上奖励模型的分数使用其性能的均值和标准差进行标准化⑰，RM-BENCH上奖励模型的性能与下游任务中策略模型性能的对比图如下：

皮尔逊相关系数为0.55⑩，表明存在中等程度的正相关⑮，且接近显着水平⑧。

相比之下①，RewardBench报告的皮尔逊相关系数为r=0.21⑩。

这突出表明▓，RM-BENCH在成为与奖励模型评估相关性更好的基准方面向前迈进了一步⑳。“不是要淘汰现有模型⑥，而是建立新的评估范式——就像从’比谁跑得快’转向’测谁不摔跤’”①。

团队希望RM-BENCH能够鼓励社区批判性地审视奖励模型基准的设计⑬，并激发未来开发更准确❸、更系统的评估⑭。

论文链接：https://openreview.net/pdf?id=QEHrmQPBdd

代码链接：https://github.com/THU-KEG/RM-Bench

评测集链接：https://agi-eval.cn/evaluation/RM-Bench?id=57

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