I-SHEEP：从零开始的迭代自我增强范式

在当今快速发展的人工智能领域，大型语言模型（LLMs）的进步引发了广泛的关注。然而，现有的学习范式将这些模型视为被动的信息仓库，忽视了它们在主动学习和自我对齐方面的潜力。在这篇文章中，我们将探讨一种名为I-SHEEP（Iterative Self-Enhancement Paradigm）的新框架，它通过迭代自我增强的方式，帮助LLMs实现从零开始的自我对齐。

1. 引言

大型语言模型在自然语言处理中的成功引起了广泛的关注，但它们的学习过程仍然面临许多挑战。传统的预训练阶段，LLMs通过从海量原始文本中学习和记忆常识，而在监督微调（SFT）阶段，它们通过问答对来发展指令跟随能力。虽然这些阶段展示了LLMs的潜力，但仍然将它们视为信息的被动接收者，未能充分挖掘它们的主动学习能力。

I-SHEEP的核心思想是模仿人类的学习过程，使LLMs能够主动、自主地进行自我对齐。通过利用自身生成的合成数据，I-SHEEP提供了一种新的学习范式，使得模型可以不断自我增强。这种方法与传统的一次性对齐方法（如Dromedary）不同，I-SHEEP强调了持续自动对齐的重要性。

2. 相关工作

在I-SHEEP的设定中，自动数据选择和合成数据的生成是关键。相关研究表明，数据质量在指令微调阶段的重要性超过了数量，许多研究致力于从候选数据集中识别高质量子集（Li et al., 2023a）。此外，一些方法利用模型生成的自我生成数据来提升自身能力（Wang et al., 2022b; Sun et al., 2023b）。

然而，现有的方法通常依赖于外部工具或强大的模型进行迭代增强（Chen et al., 2023; 2024）。而I-SHEEP则致力于在没有外部帮助的情况下实现基模型的持续自我对齐。

3. 方法论

3.1 自驱动数据合成

I-SHEEP的自驱动数据合成过程从一个小的种子数据集开始，利用模型的理解和生成能力生成新的指令-输出对。具体而言，通过标准化的指令格式，模型能够直接生成相应的指令和输入。这一过程可以用公式表示为：

$$
p_i = \text{argmax}_p(p_i | {d}, p^{meta}; \theta)
$$

其中，$p_i$表示由模型生成的新提示，${d}$表示从种子数据集中抽样的子集，$\theta$为模型的参数。

3.2 自我评估与数据过滤

为了确保自我增强的数据质量，I-SHEEP框架实施了两阶段的自我评估和数据过滤。在自我评估阶段，模型对生成的指令-输出对进行质量评分，确保合成数据的有效性。数据过滤阶段则剔除那些未达到预设质量阈值的数据，保证仅保留高质量的数据用于训练。

3.3 迭代连续模型增强

I-SHEEP的迭代自我增强算法旨在通过生成和利用高质量合成数据来逐步增强语言模型。算法从初始模型和小的种子任务集开始，迭代执行数据生成、自我评估和过滤，最后通过监督微调训练模型，形成自我增强的闭环。

4. 实验

4.1 评估

为了评估I-SHEEP的有效性，我们采用了多个基准，包括AlpacaEval、MT-Bench和IFEval等。这些评估不仅涵盖了模型的指令跟随能力，还考察了生成的响应质量。

4.2 主要设置

我们的实验主要在Qwen-1.5和Llama-3模型上进行，探讨了不同模型大小对I-SHEEP的影响。在每次迭代中，模型从上次迭代生成的数据集中进行训练，确保模型在不断学习的过程中提升性能。

4.3 结果

实验结果显示，I-SHEEP在各个模型大小上均表现出色，Qwen-1.5 72B模型在Alpaca Eval中实现了最高相对提升78.2%，在多个标准基准生成任务中均超越了基础模型。这一成果表明，I-SHEEP框架具备强大的自我增强潜力。

5. 结论

本文提出的I-SHEEP框架展示了LLMs在没有外部数据、工具或模型支持的情况下，如何实现持续的自我对齐和提升。通过自驱动的数据合成和自我评估过程，I-SHEEP为未来的AGI研究提供了重要的思路和方法。

参考文献

Wang et al. (2022b). Self-Instruct: Aligning Language Models with Self-Generated Instructions. Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics.
Sun et al. (2023b). Principle-Driven Self-Alignment of Language Models from Scratch with Minimal Human Supervision. NEURIPS.
Li et al. (2023a). From Quantity to Quality: Boosting LLM Performance with Self-Guided Data Selection for Instruction Tuning. arXiv preprint.
Chen et al. (2024). IterAlign: Iterative Constitutional Alignment of Large Language Models. North American Chapter of the Association for Computational Linguistics.
Zhou et al. (2024). Lima: Less is more for alignment. Advances in Neural Information Processing Systems, 36.