人工智能导论 第 6 章 · 第四节
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第 6 章 智能体系统 · 第四节

决策、行动与反馈学习

选好下一步,动手去做,再看结果改进
本 节 知 识 点
  1. 30决策:从候选路径到当前动作
  2. 31行动:四类典型行动
  3. 32行动的第一层:动作表示
  4. 33行动的第二层:执行控制
  5. 34反馈:从执行结果到可用信号
  6. 35学习方式之一:监督学习
  7. 36学习方式之二:强化学习
  8. 37学习方式之三:无监督学习
  9. 38学习方式之四:迁移学习
  10. 39学习方式之五:元学习
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第 6 章 · 第四节

决策:从候选路径到当前动作

计划给出一整条路,决策回答此刻先迈哪一步。

第 30 页课件

重 点规划和决策的区别

规划排出整条路线。决策只管眼前这一步,在几个都能做的动作里挑出最合适的一个。班会的人数统计完以后,订教室和申请经费都能做,决策要选出先做哪一件。

知道更多右图就是第 21 页讲过的 ReAct

用户提出问题,模型先推理,再调用工具,拿到结果后接着推理,这样循环下去,直到找出解决办法,最后由模型生成回答。每转一轮,都要做一次决策。

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行动:四类典型行动

决策回答做哪一步,行动回答怎样把这一步落到实处。

第 31 页课件

打个比方

用办班会对一遍。查询读取:查课表、查报名人数。生成构建:写好班会通知的草稿。写入变更:提交教室申请和经费申请。协作交互:在群里催还没报名的同学,等辅导员确认。

重 点为什么写入变更类要求最严

前两类只是读资料、写草稿,出错了重写就行。写入变更类会改动别人的系统,比如占掉一间教室、花掉一笔钱,所以要控制权限,出错时还要能撤回。

随堂练习

下面哪个动作属于“写入与变更类”?

  1. 读取教室借用规定
  2. 起草一份班会通知
  3. 在教务系统里提交教室借用
  4. 在群里问班主任几点有空
查看答案
答案 C。提交借用会改变教务系统里的记录,占掉一间教室,属于写入与变更。A 是查询读取,B 是生成构建,D 是协作交互。
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行动的第一层:动作表示

决定做什么以后,先要把它写成机器能执行的一张单子。

第 32 页 行动的第一层

动作表示:把决定翻译成机器能执行的单子

软件里的动作:订教室

动作类型 提交借用申请
目标对象 教务处的教室借用系统
参数 下周三、19:00 至 20:30、402 教室、38 人

机器人的动作:拿杯子

动作类型 抓取,再移动
目标对象 桌子左边那只蓝色杯子
参数 杯子的位置、手爪张开多大、用多大的力

“订一间教室”“把杯子拿过来”是人说的话,机器没法直接执行。动作表示要把它写清楚:做什么,对谁做,具体数值是多少。

关键术语

动作表示Action Representation
把一个决定写成动作类型、目标对象和参数,让程序或机械臂能够直接执行。

打个比方

去奶茶店说“来一杯好喝的”,店员没法做。说“一杯中杯珍珠奶茶,少冰,三分糖”,店员马上就能做。后一种说法就是动作表示。

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行动的第二层:执行控制

动作要有人管着执行,出了错要能兜住。

第 33 页 行动的第二层

执行控制:让动作可靠地落地

管什么订教室时的例子
权限借用教室可以直接提交,交押金、付钱必须先问班长
异常教务系统没有响应,不能当作已经订好
重试隔一分钟再提交一次,最多试三次,还不行就告诉班长
回执拿到“预订成功,编号 0927”才算这一步完成
把模型的推理接到外部工具上、管好执行过程、给动作划出边界的这一层程序,叫智能体执行框架。

关键术语

智能体执行框架Agent Harness
连接模型与外部工具、管理执行过程、约束动作边界的一层程序。

打个比方

Harness 原意是套在马身上的挽具。有了它,马的力气能用来拉车,马也不会乱跑。执行框架对模型也是这样,让它能动手,又不让它越界。

重 点把失败当成功最危险

如果系统没有响应,执行控制却当成“订好了”,接下来的通知就会把一间没订到的教室发给全班。

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反馈:从执行结果到可用信号

用户说的、日志记的、环境变的,三路反馈一起看。

第 34 页课件

打个比方

办班会时的三路反馈。用户反馈:班长说节目单太长了。系统日志:通知发给了 42 人,有 3 人没收到。环境数据:天气预报说周三有大雨,原定在操场的游戏要改到室内。

重 点为什么不能只看一路

班长说满意,可能只是没细看。日志显示执行成功,可能是成功地做了一件错事。环境变了,原来对的安排也可能不再合适。三路互相印证,才知道这一步做得怎么样。

随堂练习

智能体从系统日志里发现有 3 位同学没收到通知。这条反馈回答的是哪个问题?

  1. 是否满足了班长的目标
  2. 是否按计划执行了
  3. 环境有没有变化
  4. 要不要换一个大模型
查看答案
答案 B。系统日志记录的是每一步实际执行的情况,用来判断有没有按计划执行。发给 42 人却有 3 人没收到,说明“发通知”这一步没有完全做到。
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学习方式之一:监督学习

手里有标准答案时,就照着答案学。

第 35 页课件

重 点第 3 章学过的方法

监督学习用带标签的数据来学。下图是第 3 章讲过的支持向量机:左边红点围着蓝点一圈,一条直线分不开,把数据升到三维以后,一个平面就能把它们分开。定义里的“位置数据”应为“未知数据”。

知道更多智能体的标签从哪来

智能体每天办很多事,哪些结果被用户采纳了,哪些被退了回来,都会记在日志里。这些记录自带“对”或“错”的标签,可以拿来训练,让它下次判断得更准。

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学习方式之二:强化学习

没有标准答案,就靠试错和奖励自己摸索。

第 36 页课件

重 点Goal 那一行式子的意思

在所有策略里挑一个,让从第 0 步到第 H 步拿到的奖励打完折以后加起来,平均值最大。H 是一局最多走几步。γ 是第 3 章讲过的折扣因子,比如取 0.9,越晚拿到的奖励打折越多。

知道更多左下角的 Q 表

每一格被分成四个三角,各记着往上、下、左、右走的价值。走了 100 轮以后,靠近右上角宝石(加 1 分)的格子数值高,靠近火焰(减 1 分)的格子数值低,路线自然就显出来了。

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学习方式之三:无监督学习

没有标签,就让算法自己看出数据分成几堆。

第 37 页课件

重 点五张小图的顺序

依次是原始数据、随机选初始中心、第一次迭代、第二次迭代、最终结果。每一轮先让每个点归到离它最近的中心那一组,再把中心挪到这组点的正中间,中心不再动了就停下。第 3 章实验三做过同样的事。

知道更多智能体拿它做什么

智能体收到过上万条用户请求,没有人给它们分过类。用 K-Means 分一分,可能发现一大半都在问课表和作业,就可以给这几类请求准备专门的工具。

随堂练习

K-Means 为什么属于无监督学习?

  1. 它的初始中心是随机放的
  2. 数据没有标准答案,每个点归哪一堆由算法自己找
  3. 它要迭代很多轮
  4. 它只能处理二维数据
查看答案
答案 B。无监督学习的特点是数据没有标签。K-Means 事先不知道每个点属于哪一堆,是按远近自己分出来的。随机选中心、反复迭代只是它的做法。
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学习方式之四:迁移学习

学过的本事搬过来用,不必每次从零开始。

第 38 页课件

关键术语

微调Fine-Tuning
在已经训练好的大模型上,用少量新数据接着训练一会儿。第 4 章讲过。
LoRALow-Rank Adaptation
低秩适配。原模型的参数全部冻住,只在旁边加一小块参数来训练。

重 点右图上下两种微调

上面是全参数微调,整个网络的参数都跟着改,效果好但很费算力。下面是 LoRA,原网络不动,只训练旁边新加的一小块,省下大量算力,效果往往相差不多。

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学习方式之五:元学习

元学习练的是快速学会新任务的本事。

第 39 页 学习方式之五:元学习

元学习:练出一个上手快的好起点

随手选的起点:离几个任务都远任务 A任务 B任务 C起点元学习的起点:离每个任务都不远任务 A任务 B任务 C起点
普通训练

盯着一个任务反复练,练成以后这个任务做得很好。换一个新任务,往往要从头练很久。

元学习

在很多个不同的小任务上轮流练,找一个离每个任务都不远的起点。新任务来了,调一两步就能上手。

常用的元学习方法叫 MAML,它要找的就是右边这样一个起点。

关键术语

元学习Meta-Learning
学会怎样学习。练的是快速学会新任务的能力。
MAMLModel-Agnostic Meta-Learning
一种常用的元学习方法,目标是找到一组好的初始参数。

打个比方

新生学会了记笔记、查资料、安排时间这些通用的学习方法,以后不管遇到哪门新课,都能很快上手。元学习练的就是这种上手快的本事。

随堂练习

元学习的目标最接近下面哪一项?

  1. 把某一个任务做到满分
  2. 找一个能很快适应各种新任务的起点
  3. 让模型的参数越多越好
  4. 完全不用数据就能学会新任务
查看答案
答案 B。元学习要找的是一个离各个任务都不远的起点,新任务来了,用少量数据调一两步就能适应。它仍然需要这少量数据,也不追求把某一个任务做到最好。
保山学院·人工智能教研室·曹鼎鼎