展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 业界资讯 > 复旦等发布StepCoder框架,推出具有强化学习能力的代码生成任务刷榜计划

复旦等发布StepCoder框架,推出具有强化学习能力的代码生成任务刷榜计划

Air Explorer Pro
Air Explorer Pro

Air Explorer Pro是一款跨平台多网盘管理工具,可实现一站式完成不同网盘间文件的互传、搜索和同步等操作。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。

¥99
Windows/macOS 2026-08-22
正版软件 Windows macOS软件 Pro 文件搜索工具 Pro下载 Pro正版软件 Pro购买
立即下载

大型语言模型(LLMs)的进步在很大程度上推动了代码生成领域的发展。此前的研究中,强化学习(RL)与编译器的反馈信号被结合在一起,用于探索LLMs的输出空间,以优化代码生成的质量。但当下还存在两个问题:1.强化学习探索很难直接适配到「复杂的人类需求」,即要求LLMs生成「长序列代码」;2.由于单元测试可能无法覆盖复杂的代码,因此使用未执行的代码片段来优化LLMs是无效的。为了应对这些挑战,研究人员提出了一种名为StepCoder的新型强化学习框架,该框架由复旦大学、华中科技大学和皇家理工学院的专家共同开发

大型语言模型(LLMs)的进步在很大程度上推动了代码生成领域的发展。此前的研究中,强化学习(RL)与编译器的反馈信号被结合在一起,用于探索LLMs的输出空间,以优化代码生成的质量。

但当下还存在两个问题:

1. 强化学习探索很难直接适配到「复杂的人类需求」,即要求LLMs生成「长序列代码」;

2. 由于单元测试可能无法覆盖复杂的代码,因此使用未执行的代码片段来优化LLMs是无效的。

为了应对这些挑战,研究人员提出了一种名为StepCoder的新型强化学习框架,该框架由复旦大学、华中科技大学和皇家理工学院的专家共同开发。StepCoder包含两个关键组件,旨在改善代码生成的效率和质量。

1. CCCS通过将长序列代码生成任务分解为代码完成子任务课程来解决探索挑战;

2. FGO通过屏蔽未执行的代码段来优化模型,以提供细粒度优化。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习

论文链接:https://arxiv.org/pdf/2402.01391.pdf

项目链接:https://github.com/Ablustrund/APPS_Plus

研究人员还构建了用于强化学习训练的APPS+数据集,手动验证以确保单元测试的正确性。

实验结果表明,该方法提高了探索输出空间的能力,并在相应的基准测试中优于最先进的方法。

StepCoder

在代码生成过程中,普通的强化学习探索(exploration)很难处理「奖励稀疏且延迟的环境」和涉及「长序列的复杂需求」。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习

在CCCS(Curriculum of Code Completion Subtasks)阶段,研究人员将复杂的探索问题分解为一系列子任务。利用标准解(canonical solution)的一部分作为提示(prompt),LLM可以从简单序列开始探索。

奖励的计算只与可执行的代码片段相关,因此用整个代码(图中红色部分)来优化LLM是不精确的(图中灰色部分)。

在FGO(Fine-Grained Optimization)阶段,研究人员对单元测试中未执行的tokens(红色部分)进行遮罩,只使用已执行的tokens(绿色部分)计算损失函数,从而可以提供细粒度的优化。

预备知识

假定刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习是用于代码生成的训练数据集,其中x、y、u分别表示人类需求(即任务描述)、标准解和单元测试样本。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习是通过自动分析标准解yi的抽象语法树得出的条件语句列表,其中st和en分别表示语句的起始位置和结束位置。

对于人类需求x,其标准解y可表示为刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习;在代码生成阶段,给定人类需求x,最终状态是通过单元测试u的代码集合。

方法细节

StepCoder集成了两个关键组件:CCCS和FGO,其中CCCS的目的是将代码生成任务分解为代码完成子任务的课程,可以减轻RL中的探索挑战;FGO专为代码生成任务而设计,通过只计算已执行代码片段的损失来提供细粒度优化。

CCCS

在代码生成过程中,要解决复杂的人类需求,通常需要策略模型采取较长的动作序列。同时,编译器的反馈是延迟和稀疏的,也就是说,策略模型只有在生成整个代码后才会收到奖励。在这种情况下,探索非常困难。

该方法的核心是将这样一长串探索问题分解为一系列简短、易于探索的子任务,研究人员将代码生成简化为代码补全子任务,其中子任务由训练数据集中的典型解决方案自动构建。

对于人类需求x,在CCCS的早期训练阶段,探索的起点s*是最终状态附近的状态。

具体来说,研究人员提供人类需求x和标准解刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习的前半部分,并训练策略模型来根据x'=(x, xp)完成代码。

假定y^是xp和输出轨迹τ的组合序列,即yˆ=(xp,τ),奖励模型根据以y^为输入的代码片段τ的正确性提供奖励r。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习

研究人员使用近端策略优化(PPO)算法,通过利用奖励r和轨迹τ来优化策略模型πθ 。

在优化阶段,用于提供提示的规范解代码段xp将被屏蔽,这样它就不会对策略模型πθ更新的梯度产生影响。

CCCS通过最大化反对函数来优化策略模型πθ,其中π^ref是PPO中的参考模型,由SFT模型初始化。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习

随着训练的进行,探索的起点s*会逐渐向标准解的起点移动,具体来说,为每个训练样本设置一个阈值ρ,每当πθ生成的代码段的累计正确率大于ρ时,就将starting point向beginning移动。

在训练的后期阶段,该方法的探索过程等同于原始强化学习的探索过程,即s*=0,策略模型仅以人类需求为输入生成代码。

在条件语句的起始位置对初识点s*进行采样,以完成剩余的未写代码段。

具体来说,条件语句越多,程序的独立路径就越多,逻辑复杂度也就越高,复杂性要求更频繁地采样以提高训练质量,而条件语句较少的程序则不需要那么频繁地采样。

这种采样方法可以均衡地抽取具有代表性的代码结构,同时兼顾训练数据集中复杂和简单的语义结构。

为了加速训练阶段,研究人员将第i个样本的课程数量设置为刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习,其中Ei是其条件语句的数量。第i个样本的训练课程跨度为刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习,而不是1。

CCCS的主要观点可归纳如下:

1. 从接近目标的状态(即最终状态)开始探索很容易;

2. 从距离目标较远的状态开始探索具有挑战性,但如果能利用已经学会如何达到目标的状态,探索就会变得容易。

FGO

代码生成中奖励与行动之间的关系不同于其他强化学习任务(如Atari),在代码生成中,可以排除一组与计算生成代码中的奖励无关的动作。

具体来说,对于单元测试,编译器的反馈只与执行的代码片段,然而,在普通RL优化目标中,轨迹上的所有动作都会参与到梯度计算中,而梯度计算是不精确的。

为了提高优化精度,研究人员屏蔽了单元测试中未执行的行动(即tokens),策略模型的损失。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习

实验部分

APPS+数据集

强化学习需要大量高质量的训练数据,在调研过程中,研究人员发现在目前可用的开源数据集中,只有APPS符合这一要求。

但APPS中存在一些不正确的实例,例如缺少输入、输出或标准解,其中标准解可能无法编译或无法执行,或者执行输出存在差异。

为了完善APPS数据集,研究人员过滤掉了缺少输入、输出或标准解的实例,然后对输入和输出的格式进行了标准化,以方便单元测试的执行和比较;然后对每个实例进行了单元测试和人工分析,剔除了代码不完整或不相关、语法错误、API误用或缺少库依赖关系的实例。

对于输出中的差异,研究人员会手动审核问题描述,纠正预期输出或消除实例。

最后构建了得到APPS+数据集,包含了7456个实例,每个实例包括编程问题描述、标准解决方案、函数名称、单元测试(即输入和输出)和启动代码(即标准解决方案的开头部分)。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习

实验结果

为了评估其他LLM和StepCoder在代码生成方面的性能,研究人员在APPS+数据集上进行了实验。

结果表明,基于RL的模型优于其他语言模型,包括基础模型和SFT模型。

刷榜「代码生成」任务!复旦等发布StepCoder框架:从编译器反馈信号中强化学习

研究人员有理由推断,强化学习可以在编译器反馈的指导下,更有效地浏览模型的输出空间,从而进一步提高代码生成的质量。

此外,StepCoder超越了所有基线模型,包括其他基于RL的方法,获得了最高分。

具体来说,该方法在「入门」(Introductory)、「面试」(Interview)和「竞赛」(Competition)级别的测试题目中分别获得了59.7%、23.5%和 8.6%的高分。

与其他基于强化学习的方法相比,该方法通过将复杂的代码生成任务简化为代码完成子任务,在探索输出空间方面表现出色,并且FGO过程在精确优化策略模型方面发挥了关键作用。

还可以发现,在基于相同架构网络的APPS+数据集上,StepCoder的性能优于对微调进行有监督的LLM;与骨干网相比,后者几乎没有提高生成代码的通过率,这也直接表明,使用编译器反馈优化模型的方法比代码生成中的下一个token预测更能提高生成代码的质量。

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
作者最新文章
业界资讯 AI
上一篇: PHP实战:优化开发QQ空间应用
下一篇: 未来智能家居自动化的发展:物联网和边缘计算的融合
相关文章 更多
精品专题 更多
装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

PDF教程

正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

IOS软件

正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

AI

正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

Mac软件 更多
WPS Office macOS版
WPS Office macOS版

WPS Office是一款面向macOS用户的综合办公套件,将文字处理、电子表格、演示文稿、PDF工具、模板与云协作整合在同一应用中。它兼容常见Microsoft Office格式,支持Intel及Apple芯片Mac,基础功能可免费使用,

Shapr3D macOS版
Shapr3D macOS版

Shapr3D是一款面向工业设计、机械工程、建筑概念和三维打印工作流的CAD软件。Mac版采用Parasolid建模内核,支持草图约束、实体建模、工程图、可视化渲染及常见CAD格式交换,并可通过账户在多台设备之间同步项目。

REAPER macOS版
REAPER macOS版

REAPER是Cockos开发的数字音频工作站,提供多轨音频与MIDI录制、剪辑、处理、混音和母带制作工具。Mac版兼容Intel与Apple芯片,支持AU、VST、VST3、CLAP等插件格式,并提供高度可定制的工作流程。

Ableton Live macOS版
Ableton Live macOS版

Ableton Live 是面向音乐制作人与现场表演者的数字音频工作站,提供编曲视图、独具特色的现场视图、音频录制、MIDI创作、实时变速、乐器及效果器。Mac版原生支持Apple芯片,并可连接音频接口、MIDI控制器和第三方插件。

Adobe After Effects macOS版
Adobe After Effects macOS版

Adobe After Effects 是面向动态图形、影视特效与视频合成的专业创作软件。它提供关键帧动画、遮罩抠像、运动跟踪、三维空间、文字动画和表达式等工具,并可与 Premiere Pro、Photoshop、Illustrator

Adobe Audition macOS版
Adobe Audition macOS版

Adobe Audition 是面向播客、影视后期、音乐制作及内容创作者的专业音频工作站,提供波形精修、多轨录制与混音、频谱编辑、降噪修复、响度匹配和效果处理工具,并可与 Adobe Premiere 协同完成视频声音制作。

Adobe Bridge macOS版
Adobe Bridge macOS版

Adobe Bridge 是面向摄影师、设计师及内容团队的免费数字资产管理工具,可集中预览照片、视频和 Adobe 项目文件,并利用评级、标签、关键词、元数据、筛选与收藏集完成分类检索。它还支持批量重命名、格式导出、相机导入及 Camera

Adobe Illustrator macOS版
Adobe Illustrator macOS版

Adobe Illustrator 是 Adobe 推出的专业矢量图形设计软件,适合在 Mac 上制作标志、图标、插画、包装、信息图及印刷版面。它以路径和锚点构建可无损缩放的图形,并提供钢笔、形状、文字、图像描摹、渐变、画板及生成式功能。

Adobe InDesign macOS版
Adobe InDesign macOS版

Adobe InDesign 是面向印刷品与数字出版物的专业版面设计软件,可在 Mac 上制作书籍、杂志、宣传册、海报、报告及交互式文档。它提供精细的文字样式、网格、母版、长文档管理和印前输出能力。

Adobe Lightroom Classic macOS版
Adobe Lightroom Classic macOS版

Adobe Lightroom Classic 是面向桌面摄影工作流的照片管理与后期处理软件,可将原始照片保存在本地硬盘,通过目录、关键词、评分和收藏夹高效整理图库,并提供 RAW 冲印、蒙版、镜头校正、批量同步及多格式导出等功能。

Adobe Media Encoder macOS版
Adobe Media Encoder macOS版

Adobe Media Encoder 是 Adobe 推出的专业音视频编码与转码工具,可通过队列、预设和监视文件夹批量完成格式转换、代理文件创建及多平台成片输出,并与 Premiere Pro、After Effects 等软件紧密协作。

Adobe Photoshop macOS版
Adobe Photoshop macOS版

Adobe Photoshop 是面向摄影师、设计师和内容创作者的专业图像处理软件,提供图层、蒙版、选区、修复、调色、文字排版、智能对象及生成式编辑等能力。Mac 版支持 Intel 与 Apple Silicon 处理器。

WINDOWS 更多
Adobe Photoshop Windows版
Adobe Photoshop Windows版

Adobe Photoshop 是面向摄影师、设计师和内容创作者的专业图像处理工具,可在 Windows 上完成照片修饰、选区抠图、图层合成、文字排版、绘画及生成式编辑。软件采用订阅授权,由 Creative Cloud 管理安装、更新与许

Adobe InDesign Windows版
Adobe InDesign Windows版

Adobe InDesign 是面向印刷与数字出版的专业页面排版工具,可制作书籍、杂志、宣传册、海报、交互式 PDF 和电子书。它提供精细的文字样式、多页面管理、印前检查及多格式输出能力,并能与 Photoshop、Illustrator

Adobe Illustrator Windows版
Adobe Illustrator Windows版

Adobe Illustrator 是用于绘制矢量图形、插画、图标、徽标和版式的专业设计工具。它以路径和锚点为核心,作品放大后仍能保持清晰,并提供画板、文字、渐变、图像描摹及精确变换等功能,适合品牌视觉、印刷物料、数字界面和商业插画创作。

Adobe Bridge Windows版
Adobe Bridge Windows版

Adobe Bridge 是 Adobe 推出的创意资产管理工具,可集中预览、分类和查找照片、视频、PDF及多种设计文件,并支持元数据、关键词、评级、批量重命名和格式导出。它可与 Photoshop、Illustrator 等应用衔接,

Affinity Photo Windows版
Affinity Photo Windows版

Affinity Photo 是一款面向摄影师、修图师和视觉设计人员的桌面图像编辑工具,提供 RAW 显影、多图层合成、蒙版、实时滤镜、批处理和色彩管理等功能。原独立产品已停止销售,其照片编辑能力已延续至免费的新 Affinity 应用;

Adobe Lightroom Classic Windows版
Adobe Lightroom Classic Windows版

Adobe Lightroom Classic 是面向 Windows 桌面摄影工作流的照片管理与无损编辑工具,可通过目录集中整理大型图库,并完成 RAW 显影、局部蒙版、批量调整、打印和多格式导出。它强调本地文件管理与精细控制,

Figma Windows版
Figma Windows版

Figma 是面向产品设计与开发团队的云端协作平台,可在 Windows 桌面客户端中完成界面绘制、组件管理、交互原型、评论评审和开发交付。文件保存在云端,多名成员能够同步编辑并共享设计系统;官方同时提供免费 Starter 方案及按席位计

Affinity Designer Windows版
Affinity Designer Windows版

Affinity Designer 是面向矢量图形、数字插画和界面设计的专业创作工具,可在矢量、像素与导出工作区之间快速切换。它提供曲线编辑、形状构建、画板、排版、图层和专业色彩管理,并支持常见设计文件的导入及多种印刷、网页格式输出。

Capture One Pro Windows版
Capture One Pro Windows版

Capture One Pro 是面向摄影师和影像团队的专业桌面照片处理工具,提供相机定制色彩配置、RAW转换、图层与蒙版、联机拍摄、目录及会话管理等功能。它适合棚拍、人像、商业产品、婚礼和风光摄影,

Adobe Acrobat Pro Windows版
Adobe Acrobat Pro Windows版

Adobe Acrobat Pro 是面向专业 PDF 工作的综合解决方案,可在 Windows 中创建、编辑、转换、比较、整理和保护文档,并支持表单、电子签名、扫描件文字识别及敏感信息永久遮盖。订阅还包含网页、移动服务和云端协作能力,

Adobe After Effects Windows版
Adobe After Effects Windows版

Adobe After Effects 是面向动态图形、动画与影视视觉特效制作的专业工具,可完成关键帧动画、图层合成、遮罩跟踪、抠像、文字动画和二维三维元素整合。Windows 版通过 Adobe Creative Cloud 安装及更新,

DaVinci Resolve Windows版
DaVinci Resolve Windows版

DaVinci Resolve是Blackmagic Design推出的一体化影视后期工具,将素材管理、非线性剪辑、专业调色、Fusion视觉特效、Fairlight音频处理和成片交付整合在统一工程中。免费版已覆盖多数个人创作需求,

即将离开本站
您即将前往第三方网站,请确认是否继续?