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训练推理模型一定要用 AdamW?SGD 在多项强化学习测试中表现相当

2026-07-01 / 共 3,244 字

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2026 年 7 月 6 日,机器学习领域年度盛会 ICML 将在首尔 COEX 会展中心开幕。本届大会有 23,918 篇投稿进入评审,其中 6,352 篇被接收(接受率 26.6%),536 篇获 Spotlight(2.2%),其中 168 篇被选为 Oral 口头报告,约占进入评审稿件的 0.7%。

其中一篇论文提出了一个具体问题:「Do We Need Adam?」(我们真的需要 Adam 吗?)。这篇由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的 Sagnik Mukherjee、Lifan Yuan、Dilek Hakkani-Tür、Hao Peng,以及滑铁卢大学的 Pavan Jayasinha 共同完成的论文,于 2 月在 arXiv 发布(arXiv:2602.07729),被 ICML 2026 接收为 Oral,并将于 7 月 7 日上午在主会场上进行口头报告。

研究比较了两种决定模型参数如何更新的算法:经典的随机梯度下降(SGD)和常用的 AdamW。在所测试的大语言模型可验证奖励强化学习(RLVR)任务中,SGD 的整体表现与 AdamW 接近,部分配置更好;训练后的有效参数变化也更稀疏,显存占用更低。

监督学习中常用 AdamW,强化学习是否也需要它

Adam 优化器自 2014 年由 Kingma 和 Ba 提出以来,已广泛用于深度学习训练。其变体 AdamW(Loshchilov & Hutter, 2019)将权重衰减与梯度更新分开处理,也成为大语言模型训练中的常用选择。

这一选择有研究依据。在许多 Transformer 监督学习训练设置中,SGD 的表现低于 Adam。Zhang 等人(2020)将其归因于随机梯度噪声的重尾分布,Pan 和 Li(2023)指向方向锐度(directional sharpness)的优势,Zhang 等人(2024)则从 Hessian 矩阵的块异质性角度给出了解释。这些解释有一个共同点:不同参数的梯度与曲率差异较大,分别调整更新步长往往比使用统一步长更有效。

作者进一步追问:从预训练或监督微调(SFT)得到的优化器经验,能否直接用于强化学习?

数据不断变化、奖励更稀疏,RLVR 与监督微调有何不同

论文的分析从两个关键差异切入。

第一,在线 RL 的训练数据会随模型变化。 模型根据当前策略生成回答,再从奖励中学习。策略更新后,生成数据及优化目标也随之变化;SFT 则通常使用固定的训练数据集。

第二,RLVR 的外部反馈更少。 SFT 对每个 token 提供目标;论文将这类信息量记为 O(#tokens)。RLVR 通常对一整次回答给出是否正确等可验证奖励,每次交互从环境得到的信息量记为 O(1)。

作者据此检验 AdamW 的两个主要组件——动量和自适应学习率——在 RLVR 中是否仍有同样的作用。

RLVR 中各参数的二阶矩分布更集中

AdamW 维护梯度平方的指数移动平均 v,并用其平方根 √v 调整各参数的有效步长。不同参数的 √v 差异越大,这种调整与统一步长的区别就越明显。

作者对比了同一模型训练到第 50 步时,SFT 和 RLVR 的 √v 分布:SFT 阶段 √v 的标准差(σ=5.11×10⁻⁶)是 RLVR 阶段(σ=2.29×10⁻⁷)的约 22 倍。在这组实验中,RLVR 的分布更集中、数值更小,提示逐参数调整步长可能带来的帮助较少。

RLVR 的当前梯度与累积动量方向不再接近

动量本质上是对历史梯度方向的记忆。但在策略快速更新的 RL 中,上一步的梯度方向可能与当前方向已经大相径庭。论文作者计算了 AdamW 中累积动量 m_{t-1} 与当前梯度 g_t 之间的余弦相似度:SFT 中高达 0.997,RL 中骤降至 −0.007——几乎正交,甚至略微负相关。

这组结果说明,RLVR 中过去累积的方向未必适合当前更新,动量的作用需要结合训练过程重新检验。

SGD 在数学、代码和延长训练测试中接近 AdamW

基于上述分析,作者提出假设:动量和自适应学习率在 RLVR 中远不如在 SFT 中重要。 如果假设成立,那么最简单的 SGD(既不用动量也不用自适应学习率)应该能与 AdamW 匹敌。

实验覆盖数学推理、代码生成,以及能自动调整任务难度的 RLVE 环境;使用 Qwen3-1.7B/8B 和 Llama-3.1-8B-Instruct 两个模型家族,并比较 GRPO 和 PPO 两种强化学习算法:

数学训练后的评测包含 MATH-500、AMC、AIME、OlympiadBench 和 GPQA Diamond。在最大生成长度为 3K token 的设置下,SGD 在三个模型上的平均分均略高于 AdamW,但并非每个基准都更好。更长生成长度下,结果也随模型而变化。

代码生成测试使用 Qwen3-1.7B。在 4K 最大生成长度下,SGD 在 HumanEval、HumanEval+、MBPP、MBPP+ 四个基准上的单次成功率(pass@1)平均比 AdamW 高 8.7 个百分点。

作者还用 RMSProp、带动量的 SGD 和纯 SGD 做比较,分别考察自适应学习率、动量及去掉两者后的表现。忽略偏差校正和权重衰减等细节时,可以这样理解它们与 AdamW 的关系。结果是,两个组件都没有在所有设置中稳定提高性能;带动量的 SGD 在大多数配置中低于纯 SGD。

PPO 对照实验也得到接近的总体表现。在 RLVE 中将训练延长至 500 步后,SGD 的平均分略低于 AdamW,作者认为两者仍相当。

部分实验中仅少量参数明显变化,SGD 也减少了显存占用

作者还比较了训练前后有多少参数发生了可测量的变化。

论文在 bfloat16 训练设置下,以 10⁻⁵ 为阈值判断参数是否发生变化;低于阈值的部分计入「更新稀疏度」。以 Qwen3-8B 的数学实验为例,AdamW 约有 10% 的参数发生有效变化(约 90% 稀疏度),SGD 约为 0.01%(99.99% 稀疏度),按这一近似值相差近 1000 倍。论文引言另概括了 0.02%–0.46% 的更新比例范围,具体数值随实验而变,不能把所有设置都概括为低于 0.02%。

这些实验没有使用稀疏性正则化。作者认为,观察到的稀疏变化与优化器及有限数值精度共同有关:AdamW 和 RMSProp 可能放大很小的更新,使其越过浮点舍入阈值;SGD 的部分微小更新则会被舍入抹去。

显存节省还有一个直接来源:SGD 无须保存 AdamW 的一阶矩和二阶矩状态。按论文包含 FP32 主权重的统计口径,AdamW 每个参数需要 12 字节,SGD 需要 4 字节。Qwen3-1.7B 的理论状态开销因此减少约 13.6 GB;加上分布式训练通信缓冲区的差异,实测峰值 GPU 内存减少约 15.7 GB,可为更大模型或批次留出空间。

稀疏更新提示 RLVR 可能只需调整部分参数方向

作者尝试从 RLVR 的参数变化方式解释这些结果。此前已有研究表明,RL 微调仅更新模型中约 20% 的参数(Mukherjee et al., 2025),远少于 SFT;且 RL 的更新集中在参数空间的非主成分方向上,引发的谱漂移极小(Zhu et al., 2025)。这两项发现暗示:RLVR 中的有效优化问题是低维且几何受限的,学习被限制在参数空间的一个子空间内。

如果有效更新主要发生在少量参数方向上,逐参数自适应机制可能不像监督训练中那么重要。这为实验结果提供了一种解释,仍需在更多模型与训练设置中验证。

优化器需要按训练任务选择,更多设置仍待复现

这项工作的实际建议是:进入强化学习阶段后,可以重新比较优化器及其配置,而不必直接沿用监督微调的选择。

正如论文引言所引用的爱因斯坦名言:「重要的是永不停止提问。」这篇论文把提问落实为实验:在这些 RLVR 任务中,AdamW 的额外状态和逐参数步长,是否带来了相应收益?

在作者测试的部分场景中,更简单的 SGD 已能取得相当结果。但换用 SGD 也需要重新选择学习率,论文指出其合适步长明显大于 AdamW,不能仅替换优化器名称而保留全部配置。

论文作者也已将完整代码开源至 GitHub(github.com/SagnikMukherjee/sgd_adam_rlvr),供社区复现和进一步探索。

随着论文在 ICML 展示,后续复现可以进一步检验:这些结果是否适用于更大模型、更长训练,以及论文尚未覆盖的奖励形式。

来源

  • ICML 2026 Opens in Seoul Next Week: Record 23,918 Submissions Signal AI Agent Safety Era · TechTimes
  • Do We Need Adam? Surprisingly Strong and Sparse Reinforcement Learning with SGD in LLMs · arXiv
  • ICML 2026 Official Site
  • 45 papers accepted at ICML 2026 · RIKEN AIP
  • ICML 2026 Schedule — Oral 1A
  • Code Repository: sgd_adam_rlvr

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