6月18日凌晨，微軟研究院發布三篇突破性論文，正式公開rStar-Math、LIPS、CPL三大算法，直擊大語言模型（LLM）的核心痛點——數學推理與邏輯鏈能力不足。這些算法不僅適用于百億參數大模型，也能顯著提升小模型的推理性能，被業界稱為“推理增強三件套”。

一、rStar-Math：用蒙特卡洛樹搜索實現“深度思考”

核心思想：將蒙特卡洛樹搜索（MCTS）與代碼驗證結合，讓大模型像人類一樣“反復推演再下結論”。

技術亮點：

1. 代碼增強的思維鏈（CoT）：

• 模型生成推理步驟時，同步輸出Python代碼并執行驗證，僅保留代碼執行通過的邏輯鏈。
• 實驗顯示，該方法在MATH數據集上的準確率提升23%。

2. 偏好對訓練（PPM）：

• 傳統方法直接用Q值作為獎勵信號，但噪聲大、精度低。
• rStar-Math提出“高Q值正樣本+低Q值負樣本”對比學習，讓模型學會區分推理步驟的優劣。

3. 四輪自我進化：

• 策略模型與獎勵模型（PPM）通過迭代訓練逐步升級，問題難度逐輪遞增，最終覆蓋復雜數學證明。

論文地址："arXiv:2501.04519" (https://arxiv.org/pdf/2501.04519)

二、LIPS：數學證明的“符號計算+神經直覺”雙引擎

核心思想：將數學證明分解為符號縮放（嚴謹但有限）和神經重寫（靈活但需篩選），二者協同突破傳統方法的局限性。

技術突破：

1. 符號縮放：

• 基于不等式引理庫（如AM-GM不等式）對目標式進行嚴格變形，但可能產生無效子目標。
• 通過SMT求解器自動驗證縮放策略的有效性。

2. 神經重寫：

• 大模型負責生成等價變形策略（如分母有理化、變量替換），憑借“數學直覺”從無限可能中篩選最優路徑。

3. 兩階段篩選：

• 符號過濾：利用齊次性、解耦性等數學特性快速剔除無效目標。
• 神經排序：對剩余目標用大模型進行最終優先級排序。

論文地址："arXiv:2502.13834" (https://arxiv.org/pdf/2502.13834)

三、CPL：關鍵計劃學習——讓AI學會“抓重點”

核心思想：傳統強化學習在跨任務泛化上表現不佳，CPL通過抽象計劃空間搜索和關鍵步驟優化，實現推理能力的本質提升。

創新點：

1. 計劃空間搜索：

• 先生成高層次解題計劃（如“先求導再積分”），而非直接輸出具體公式，增強泛化性。

2. Step-APO優化：

• 改進DPO（直接偏好優化），引入優勢估計權重，讓模型識別對結果影響最大的關鍵步驟。
• 在代碼生成任務中，關鍵步驟識別準確率提升37%。

論文地址："arXiv:2409.08642" (https://arxiv.org/pdf/2409.08642)

四、學術啟示：AI推理的未來方向

微軟此次提出的三大算法，共同指向LLM推理能力的下一代范式：

1. 混合架構：符號計算（嚴謹性）+神經生成（靈活性）的結合不可逆。
2. 自我進化：自動化迭代訓練將成為模型能力躍遷的核心路徑。
3. 計劃抽象：高層次推理規劃將逐步取代“端到端暴力生成”。

業內評價：

“這或許是GPT-5時代的關鍵技術儲備——讓AI不僅會‘說’，更要會‘想’?！?——艾倫AI研究所研究員

本文轉載自??柏企閱文??，作者：tailet