微软突破性发现:揭开DeepSeek-R1推理模型循环之谜!
前几天,DeepSeek-R1的论文更新了,从22页增加到86页,干活慢慢:
- 精确的数据配方:数量(26k 数学、17k 代码)及制作方法
- 基础设施:vLLM + DualPipe 架构图
- 训练成本明细:约 29.4 万美元(R1-Zero 占用 198 张 H800 GPU·小时)
- 罕见披露“失败尝试”:PRM(过程奖励模型)为何失效
- 对比范围扩大:新增与 DS-V3、Claude、GPT-4o 的评测(此前仅对比 o1)
- 10 页安全报告:能力对齐与风险分析

https://arxiv.org/abs/2501.12948
而,今天重点要聊的是:推理模型(DeepSeek-R1、OpenThinker 等) 在低温(temperatures)/贪心解码下极易循环,根源不是随机性太少,而是学得不对:
MIT&微软等:为什么推理模型循环
- 难学动作被“摊薄”,简单循环动作被放大 → 风险规避式复读
- Transformer 对“自己刚犯过的错”有记忆 → 时序相关错误复读
升温只能“治标”地打断循环,并不能“治本”地纠正概率分布。
先上证据:小模型比老师更爱复读
图1 统计了 OpenThinker 家族在 AIME 2024/2025 上的循环比例与平均链长。

- 1.5B 学生在 T=0 下 30% 响应出现 30-gram 重复 ≥20 次,而 32B 老师几乎为 0
- 升温到 1.0 后学生循环消失,但链长仍是老师的 1.5×——说明它只是靠随机“逃”出去,并没学会正确路径
现象全景:六条观察
图2 给出 9 款开源推理模型在 T=0 下的循环率(n=30, k=20)。

| 观察 | 一句话解释 |
|---|---|
| ① 所有模型都循环 | 低温+贪心=复读机 |
| ② 越大越不循环 | 容量→学习误差↓ |
| ③ 学生>>老师 | 蒸馏≠完美复制,误差被放大 |
| ④ 难题更易循环 | “难学动作”更显著 |
| ⑤ Instruct 版很少循环 | 训练数据里缺少“反思/回溯”动作 |
| ⑥ 轻量 RL 没显著改善 | 误差来源与蒸馏类似 |
实验——星图随机游走
为排除语言复杂性,作者用星图+随机回程模拟 CoT:
- 节点:start → root → n 条链 → leaf(goal)
- 教师策略:70% 前进一步,30% 重置回 start
- 学生:12 层 Transformer,85 M 参数,从头训练
图3 示意星图结构,图4 给出训练结果。


→ 在“难”图 G(5,5) 上,T=0 时平均 一半 token 花在 start↔root 来回;升温可降循环,但链长仍是最优的 4×。
机制一:风险规避(Risk-Aversion)
定义:正确前进动作难学 → 模型把概率摊到 n 个“看起来差不多”的动作上 → 简单循环动作(reset)相对概率反而更高 → 贪心一直选 reset。
命题 1(文中给出证明)给出极端情况:
若教师给正确动作概率 1−p,给循环动作 p,而学生完全分不清 n 个正确动作,则 ML 解会把 1−p 均摊成 (1−p)/n,循环动作仍保持 p。只要 p > (1−p)/n,贪心就永远选循环。
→ 升温后偶尔“赌”一把,故能逃出,但并未修复概率分布。
机制二:时序相关误差(Temporally-Correlated Errors)
即使**没有“难学”**问题,Transformer 也会“重蹈覆辙”:
- 训练分布在某决策点均匀随机 → 学生学到“几乎均匀”+ 微小误差
- 误差随时间自相关:第一次稍微偏好 child-2,第二次仍更可能选 child-2
- 低温度下被放大 → 永远走同一条错路 → 循环
图5 实验显示,T=0 时同一 child 连续两次被赋予最高概率的比例高达 **96.7%**(理想应≤20%)。

作者尝试在训练分布里加“margin”惩罚已访问节点,能把相关性降到 61%,但仍未根除。
催化剂:越复读越自信
图15 跟踪两条真实循环 trace 的最大 next-token 概率:

一旦进入循环,模型对“继续复读”的概率迅速飙到 0.99,形成自信飞轮——这是预训练语料里偶发重复序列带来的先验。
作者在玩具任务里人工注入 0.1% 的确定性循环数据,就能把低温度下的循环次数翻三倍,并把准确率打到接近 0(图16-19)。
解决方案
| 方向 | 思路 | 可行性 |
|---|---|---|
| ① 训练时干预 | 针对学生高 loss 位置,数据增强加“提示”或中间标签 | 已验证可减硬度 |
| ② 课程学习 | 先易后难,或逐步加大“禁止重复”margin | 待实验 |
| ③ 架构改进 | 用能打破对称性的新结构(如基于子图的 GNN 层) | 有初步工作 |
| ④ 解码策略 | 重复惩罚、对比搜索、n-gram 阻塞 | 工程上最省事 |
| ⑤ 蒸馏方法 | 不直接模仿 teacher 轨迹,而模仿“去循环+加提示”后的轨迹 | 作者最看好 |
最后
- 循环不是“温度太低”的锅,而是学生分布与教师分布存在系统性误差
- 误差来源:
a) 难学动作被摊薄 → 风险规避循环
b) Transformer 对错误有自相关性 → 时序复读循环 - 升温=止痛药,** exploration 不能替代学习**
- 真正解决要靠训练阶段减少误差:更好的数据、课程、架构与蒸馏策略
最后唠两句
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