在人工智能领域，知识问答系统的性能优化一直是研究者们关注的焦点。现有的系统通常面临知识更新频繁、检索成本高、以及用户提问多样性等挑战。尽管采用了如RAG（Retrieval-Augmented Generation）和微调等技术，但它们各有利弊，例如RAG在知识内容多的情况下检索成本高，而微调则面临算力成本高和训练效果不稳定的问题。
为了克服这些难题，研究者们开始探索使用强化学习与人类反馈（RLHF）的方法来进一步提升机器翻译和知识问答系统的质量。RLHF通过区分人类翻译和机器翻译的优劣，优化奖励模型，从而引导模型学习人类偏好的翻译质量。这种方法不仅能够有效提升翻译质量，而且改进可以惠及其他未经过RLHF训练的翻译方向。RLHF的优势在于其能够更好地利用人类反馈来调整和优化模型，使其更加符合人类的真实使用场景和偏好，这在传统的优化目标中往往难以实现。
为了构建一个符合人类翻译偏好的翻译模型，研究者首先使用一个通用的预训练语言模型πpre（例如LLaMA），然后遵循以下三个步骤的流程：1）在平行语料库上进行监督微调，得到具有基本翻译能力的模型πsft；2）在偏好数据集Drm上训练奖励模型r，该模型为符合人类偏好的翻译分配高奖励分数；3）使用r作为人类偏好的代理，通过强化学习提高模型的翻译质量。
图1为使用强化学习与人类反馈（RLHF）建模翻译偏好的全面概览。在这个过程中，成本效益是一个关键考虑因素，尤其是在偏好学习阶段。为了实现这一点，研究者们在第二步中优化奖励模型，通过比较监督微调（Supervised Fine-tuning, SFT）模型生成的翻译与人类专家翻译之间的不足之处。
第一步，研究者们通过监督微调预训练语言模型来赋予其基本的翻译能力。这一步骤涉及到使用平行语料库，即包含源语言和对应目标语言翻译的句子对。通过最大化参考翻译的概率，模型学习将源语言文本映射到准确的目标语言翻译。这个过程通常涉及到固定提示模板的使用，以及对模型进行优化，使其能够生成与人类翻译高度相似的输出。
在模拟人类对翻译质量的偏好方面，研究者们面临着获取高质量偏好数据的挑战。为了解决这一问题，提出了一种成本效益高的偏好学习策略。该策略通过对比人类翻译和机器翻译的输出，训练一个奖励模型来识别和学习人类翻译的优势。这种方法避免了昂贵的偏好数据标注工作，同时使模型能够更好地捕捉到人类对翻译质量的细微差别。
在强化学习阶段，研究者们利用上一步骤中获得的奖励函数来为语言模型提供反馈。这一过程涉及到优化策略模型，使其在生成翻译时能够最大化奖励函数的输出。具体来说，模型在生成翻译的过程中，会考虑奖励模型提供的信号，从而生成更符合人类偏好的翻译。此外，为了保持生成多样性并避免模型输出过于单一，还会在优化过程中加入熵奖励等技术。
通过这三个步骤，RLHF方法能够有效地提升机器翻译的质量，使其更贴近人类翻译的自然流畅和准确性。这种方法不仅提高了翻译质量，还具有跨语言的迁移能力，为低资源语言的翻译质量提升提供了可能。
研究者们从多种渠道收集翻译训练数据，包括英汉书籍平行语料库、Yiyan语料库以及联合国平行语料库。这些数据经过精心筛选，确保了源语言和目标语言的文本质量，同时覆盖了丰富的语言现象和多样的领域知识。通过这些数据，模型能够学习到不同语境下的翻译模式。
在实验中，研究者们采用了两种基础模型：Ultra-LLaMA2-7B和LLaMA2-7B。Ultra-LLaMA2-7B是在超过200亿中文token上进一步预训练的LLaMA2-7B变体，它为实验提供了强大的语言理解能力。而LLaMA2-7B则是主要在英文上训练的大型语言模型，用作对照模型，以评估RLHF方法的效果。研究者采用了以下三种评估方法：
- GPT-4比较评估：利用GPT-4模型的先进能力，通过比较给定句子的原始文本和两种模型（SFT和RLHF）的翻译结果，选择更优秀的翻译。
- COMET指标：COMET是一个神经网络框架，用于训练多语言机器翻译评估模型。它与人类评估具有高相关性，被广泛用于机器翻译评估。
- 人类评估：由熟练的双语母语者进行评估，比较翻译质量，确保翻译的自然性和准确性。
为了全面评估模型性能，研究者们使用了WMT23测试集和Flores-200 dev-test集。WMT23测试集是机器翻译领域的标准测试集，而Flores-200 dev-test集则提供了额外的评估角度。这些测试集覆盖了多种语言对，允许研究者们评估模型在不同语言环境下的表现。
实验的主要结果显示，在没有明确偏好注释的情况下，通过对比机器翻译和人类翻译的不足，RLHF方法能够有效地模拟翻译偏好。在WMT23和FLORES数据集上，偏好优化模型相较于SFT模型展现出显著的改进。
特定领域的数据集，如联合国语料库，可能在语言结构上不如书籍语料库复杂，这可能会降低偏好学习的效果。
实验还考察了学习到的翻译偏好是否能够跨语言转移。结果表明，RLHF方法学习到的偏好在一定程度上可以转移到其他语言对中，这为低资源语言的翻译质量提升提供了新的可能性。
实验结果表明，RLHF不仅能够有效地优化翻译模型，使其更贴近人类翻译的质量和风格，而且还能够实现跨语言的偏好迁移，为低资源语言的翻译质量提升开辟了新途径。本文的研究成果不仅对学术界具有重要意义，也为工业界提供了实用的技术参考。随着RLHF技术的不断成熟和应用，我们期待看到更多高质量的机器翻译产品问世，进一步促进全球化交流和合作。