RL 让会做的题越答越长,自蒸馏把长度税从 19% 压到 -3.7%

Mitigating the Length-Scaling Tax with Online Distillation

Xu Wan, Wenyue Xu, Shengjie Zhao, Mingyang Sun

cs.LG, cs.AI

2026-09-30

量化 RL 后训练的长度税,用 EMA 自蒸馏把单轮税率从 19.0% 压到 -3.7%、多轮从 31.4% 到 13.7%,精度不降反升。

这篇在解决什么

RLVR(用可验证奖励做强化学习后训练)流行之后,回复越训越长常被当作推理能力在涨的信号。但在模型本来就会的题上,变长没有收益,纯是多花 token。论文把这笔开销量化成 LST(length-scaling tax,长度税):在某個 checkpoint 固定一组已经全对的题,看后续训练把它们的平均长度抬高了百分之几,参照是精度达标前提下 RL 全程最短的 checkpoint。

涨的机制在目标函数里。GRPO(组相对策略优化)给同一 prompt 的一组 rollout 算相对 advantage,全对时 advantage 趋近零,easy 组从此没有「保持简洁」的梯度;但所有题共享参数,hard 组的更新照样改变 easy 前缀上的 token 分布,长度只涨不跌。dynamic sampling(丢弃无信息 rollout 组的做法)和难度课程都在推波助澜:前者直接扔掉全对组,后者把训练分布压向难题。

实证部分确认了税的存在。Qwen3-4B-Base 在 DAPO-Math-17K 上做 RLVR,无论用哪个 checkpoint 定义 easy 集,这批题精度基本不动、长度一路涨;只训难题的设置税最高;开局就用 8k rollout 预算会加剧,后期才扩到 8k 反而缓解。对 5,824 条回复的分析显示,多出来的 token 主要是反思词和重复 bigram,不是有效推理。

方法

LSD(Length Self-Distillation)在原 RL trainer 上加两个组件。

蒸馏目标有三种实现:SG-FKL 在 teacher top-32 token(加 stop token)上最小化 forward KL,梯度直接过 student logits;SG-RKL 在同一支撑集上做 reverse KL;PG-RKL 把 teacher 与 rollout 策略的 logprob 差当 detached advantage,套 PPO 式 clip。两条路的 loss 按各自序列数加权合并。设计逻辑:easy 组缺的恰好是 token 级保持信号,OPD 在 student 自己的 prefix 上给密集监督,补的就是这块;hard 组仍要探索,留给 RLVR。

结果

单轮数学(Qwen3-4B-Base,AMC23 + AIME25/26 共 143 题,每题 32 条采样):

方法Avg Pass@1Easy 长度Hard 长度LST1000
RL42.909972329+19.0%
CRISP40.569722364+10.6%
Fixed SG-FKL(π0 教师)30.446911323-10.8%
LSD(SG-FKL)44.208592511-3.7%
LSD(SG-RKL)42.807572395-10.9%
LSD(PG-RKL)43.568022393+1.4%

SG-FKL 综合最好:Pass@1 比 RL 高 1.3 pp,easy 集长度降约 14%,LST 转负。配对评估(同一批冻结查询)里三个变体都比 RL 更短且更准:b=1000 的 23 题上,RL 98.64% 精度、平均 1016 token,SG-FKL 99.73%、822 token。hard 题没有陪绑:hard 补集长度从 RL 的 2329 涨到 2511,难题反而答得更长;step 500 之后 easy 路只占训练 token 的 10.6%12.2%,近九成 token 仍在 hard 路。随机路由对照(相同 teacher 与目标、随机选组)把 Pass@1 打到 22.08%,收益来自路由本身。

多轮 agent 任务(Qwen3-8B-Base,CutTheBill 训练,BrowseComp-Plus 830 题评测):

方法Pass@1平均轮数LST50
RL29.505.41+31.4%
RL + Length Penalty22.584.66+1.2%
LSD(SG-FKL)30.725.24+13.7%
LSD(SG-RKL)29.604.93+9.2%
LSD(PG-RKL)31.655.66+16.1%

RL + Length Penalty(对简单题加更强长度惩罚)把税压到 1.2%,代价是 Pass@1 从 29.50 掉到 22.58;LSD 税只降一半,Pass@1 反而站上 30。消融:EMA 半衰期 H=4 最好(单轮 Pass@1 41.85%);路由阈值从 1.0 放宽到 0.85/0.75,Pass@1 退到 40.91%/39.31%,支持只保护全对组,部分对的组留给 RL 继续学。

为什么重要

回复长度就是推理成本。RL 后训练产出的模型在简单题上系统性变长,意味着线上每道简单请求都在多付 token 钱;LST 给出按「已会题目」切片的测量口径,比平均长度这类粗统计更能暴露浪费在哪。

方法上,不需要外部 teacher、不加 rollout(路由信号免费来自训练本来就有的 rollout 组),可以直接挂在现成 GRPO 训练器上。与长度惩罚这类奖励塑形相比不伤精度,与 CRISP 这类全程蒸馏相比保留了难题探索。对做 RL 后训练的团队,这是一个改造成本低、风险可控的增量组件;它没有动 RLVR 范式本身,属于渐进改进。

局限与存疑

作者自述:只在 Qwen3-4B 和 8B 上验证,更大模型留作后续;代码等论文接收后放出。

读下来另有几处存疑。配对评估的 easy 集很小,三个 anchor 分别只有 10、22、23 题,单题波动就能晃动结论,论文自己的反例 aime256 上,SG-RKL 从 RL 的 31/32 对掉到 28/32。LST 参照取「RL 轨迹上精度达标的最短 checkpoint」,带任意性;论文也承认 τ<1 时只能在精度阈值下比长度,不等于同精度下的浪费。阈值消融里蒸馏 token 份额和有效系数同步变化,哪个信号导致性能差异没有隔离。PG-RKL 在多轮任务上税降幅最小、轮数还比 RL 多,税低不直接等于交互便宜。多轮实验绑定了 CutTheBill 训练集和独立的 refinement agent,换一套 agent 栈能否复现,论文没给证据。

术语

原文与代码

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