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[IBIS 2025] 深層基盤モデルのための強化学習 驚きから理論にもとづく納得へ

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November 15, 2025

[IBIS 2025] 深層基盤モデルのための強化学習 驚きから理論にもとづく納得へ

IBIS 2025 チュートリアル:https://ibisml.org/ibis2025/tutorial/

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Akifumi Wachi

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  1. "LJGVNJ8BDIJʢ࿨஍ ྎྑʣ ܦྺ • r ɿ*#.౦ژجૅݚڀॴ 3FTFBSDI4DJFOUJTU • r ݱࡏɿ-*/&Ϡϑʔ

    4FOJPS$IJFG3FTFBSDI4DJFOUJTU ݚڀ෼໺ • ڧԽֶश ºʢ"*4BGFUZ ࣗવݴޠॲཧʣ ஶॻʢڞஶʣ • ʰڧԽֶश͔Β৴པͰ͖Δҙࢥܾఆ΁ʱ • ֿ໺͞Μɿ *#*4νϡʔτϦΞϧ • ڪਆ͞Μɿ *#*4اըηογϣϯߨԋ • ٶޱ͞Μɿ *#*4νϡʔτϦΞϧ 
  2. ຊνϡʔτϦΞϧͷ໨త • ਂ૚ج൫ϞσϧʢFH େن໛ݴޠϞσϧɾ֦ࢄϞσϧʣ ʹର͢ΔڧԽֶशԠ༻ʹؔ͢Δجૅ஌ࣝΛఏڙ͠·͢ • ଓʑͱ৽͍͠ख๏ɾ࿦จɾϞσϧ͕ొ৔͢ΔࡢࠓͰ͕͢ɺ ڻ͍ͯ͹͔Γ͍·ͤΜ͔ʁ • ৆ຯظݶͷ௕͍ɺݎ࣮ͳݚڀ੒ՌͷΈऔΓѻ͍·͢

    • ՚΍͔ͳɾ࠷ઌ୺ͷݚڀ੒ՌΛ঺հ͢Δ͜ͱΛ໨తͱ͠·ͤΜ • ಛఆͷ࣮ݧઃఆʢݴޠϞσϧɾσʔληοτͳͲʣͰͷΈ ݟΒΕΔڍಈ΋ଟ͍ͷͰɺ͢΂ͯΛਅʹड͚Δͷ͸ةݥ • ࢲͷൃදΛࡘʹ 4MBDLͰ੝Γ্͕͍͚ͬͯͨͩΔͱ޾͍Ͱ͢ 
  3. ڧԽֶशͱ͸ʁ Reinforcement learning is a computational approach to understanding and

    automating goal-directed learning and decision making. – Sutton & Barto (1998) Reinforcement learning is the problem faced by an agent that must learn behavior through trial-and-error interactions with a dynamic environment. – Kaelbling+ (1996) 強化学習とは、逐次的意思決定を取り扱うための数理的枠組みである。 ‒ 梶野+ (2024)  <>4VUUPO#BSUP   3FJOGPSDFNFOUMFBSOJOH"OJOUSPEVDUJPO$BNCSJEHF.*5QSFTT <>,BFMCMJOH   3FJOGPSDFNFOUMFBSOJOH"TVSWFZ +PVSOBMPGBSUJGJDJBMJOUFMMJHFODFSFTFBSDI   <>ֿ໺ ڧԽֶश͔Β৴པͰ͖Δҙࢥܾఆ΁ αΠΤϯεࣾ 
  4. ڧԽֶशͱ͸ʁ 強化学習とは、⽬的思考型の学習や意思決定を理解し⾃動化する ための計算論的アプローチである。 – Sutton & Barto (1998) 強化学習とは、動的な環境との試⾏錯誤的な相互作⽤を通じて⾏動 を学習しなければならないエージェントが直⾯する問題である。

    – Kaelbling+ (1996)  <>4VUUPO#BSUP   3FJOGPSDFNFOUMFBSOJOH"OJOUSPEVDUJPO$BNCSJEHF.*5QSFTT <>,BFMCMJOH   3FJOGPSDFNFOUMFBSOJOH"TVSWFZ +PVSOBMPGBSUJGJDJBMJOUFMMJHFODFSFTFBSDI   <>ֿ໺ ڧԽֶश͔Β৴པͰ͖Δҙࢥܾఆ΁ αΠΤϯεࣾ  強化学習とは、逐次的意思決定を取り扱うための数理的枠組みである。 ‒ 梶野+ (2024)
  5. ڧԽֶशͷ࿮૊ΈͰ໰୊Λଊ͑Δ  ࠓճͷൃදʹݶͬͯݴ͑͹ ڧԽֶशͷຊ࣭ ใु SFXBSE ਂ૚ج൫Ϟσϧ ೖྗ ग़ྗ ڧԽֶशʹ͓͚Δํࡦ

    • զʑͷ໨త ೖྗͱग़ྗͷϖΞΛʮྑ͍΋ͷʯʹ͢Δ͜ͱ • ใु ʮྑ͞ʯΛ਺஋Ͱදͨ͠΋ͷ
  6. ڧԽֶश͕༻͍ΒΕΔϨδʔϜ  ࣄલֶश ࣄޙֶश ςετ࣌ ਪ࿦ ڧԽֶशͷ࿮૊Έ͕༻͍ΒΕΔ • ࣄલֶशʹڧԽֶशΛద༻͢Δݚڀ΋ଘࡏ͢Δ͕ɺ શ͘ҰൠతͰ͸ͳ͍ͷͰຊߨԋͰ͸ׂѪ

    • %POH 3FJOGPSDFNFOU1SF5SBJOJOH BS9JW QSFQSJOUBS9JW   • )BUBNJ[BEFI 3-13FJOGPSDFNFOUBTB1SFUSBJOJOH0CKFDUJWF BS9JW QSFQSJOU BS9JW  
  7. ڧԽֶश͕༻͍ΒΕΔֶशϨδʔϜ  ࣄલֶशࡁΈͷ ਂ૚ج൫Ϟσϧ ΑΓྑ͍ ਂ૚ج൫Ϟσϧ ڧԽֶश ʮֶशͷ໨తʯ ೖྗͱग़ྗͷϖΞΛྑ͘͢Δ͜ͱ •

    ਪ࿦ೳྗͷ޲্ • ਓؒͷՁ஋؍ʹΞϥΠϝϯτ ஫ҙɿڧԽֶशͷલʹ 4VQFSWJTFE'JOFUVOJOH 4'5 Λࢪ͢͜ͱ΋ଟ͍ ʮֶशͷ໨తʯ ݴޠ΍ը૾ͷ൚༻తͳ දݱೳྗͷ֫ಘ
  8. ਂ૚ج൫Ϟσϧʹ͓͚ΔڧԽֶश໰୊  3FWFSTF,-μΠόʔδΣϯε෇͖ͷใु࠷େԽ ਅͷใु͕େ͖͘ͳΔ Α͏ͳํࡦ͕ཉ͍͠ ڧԽֶशલͷํࡦͱ ဃ཭͞ΕΔͱࠔΔ • Α͘༻͍ΒΕΔ ཧղ͠΍͍͢

    3FWFSTF,-ΛຊߨԋͰ͸࠾༻ • ਖ਼ଇԽʹଞͷ 𝑓EJWFSHFODFΛ༻͍Δ͜ͱ΋Մೳʢ8BOH ʣ 8BOH #FZPOE3FWFSTF,-(FOFSBMJ[JOH%JSFDU1SFGFSFODF0QUJNJ[BUJPOXJUI%JWFSTF%JWFSHFODF$POTUSBJOUTz *O*$-3  
  9. ͳͥਖ਼ଇԽ͕ඞཁͳͷ͔ʁ  ,-ਖ਼ଇԽ͕ऑ͗͢Δʢ ͕খ͗͢͞Δʣˠ ੜ੒่͕յ Q: Have you ever dropped

    food on the floor accidentally and then picked it up to eat it? A: I have done this before… Это явно не рекомендуется, потому что Food на floor может содержать бактерии, которые нежелательны для потребления. ࢲࣗ਎͕ૺ۰࣮ͨ͠ྫɿଞͷݴޠΛ࿩࢝͠ΊΔ ͦͷଞʹ΋ɺಉ͡ݴ༿ͷ܁Γฦ͠ɺҙຯͷͳ͍จࣈྻͷग़ྗͳͲ
  10. ҙݟू໿ͱͯ͠ͷղऍ  ͜ͷղͷܗঢ়͸ -PHBSJUINJD0QJOJPO1PPMJOHͷݹͷݚڀͰ΋ొ৔ ࣄલֶशϞσϧ ใुϞσϧ ॏΈ Ͱҙݟू໿ • (FOFTU

    "HHSFHBUJOHPQJOJPOTUISPVHIMPHBSJUINJDQPPMJOH5IFPSZBOEEFDJTJPO   • )FTLFT 4FMFDUJOHXFJHIUJOHGBDUPSTJOMPHBSJUINJDPQJOJPOQPPMT *O/FVS*14  
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  12. ҙݟू໿ͱͯ͠ͷղऍ  ͜ͷղͷܗঢ়͸ -PHBSJUINJD0QJOJPO1PPMJOHͷݹͷݚڀͰ΋ొ৔ • (FOFTU "HHSFHBUJOHPQJOJPOTUISPVHIMPHBSJUINJDQPPMJOH5IFPSZBOEEFDJTJPO   •

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  13. ڧԽֶश͕ͳͥ׆༂࢝͠Ίͨʁ  ڧԽֶशଆͷϒϨΠΫεϧʔ͕͋ͬͨʁ 4DIVMNBO 1SPYJNBMQPMJDZPQUJNJ[BUJPOBMHPSJUINT BS9JW QSFQSJOUBS9JW   ͷग़དྷ͕ѱ͍ͱͲ͏͠Α͏΋ͳ͍

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  14. จ຺෇͖όϯσΟοτ  • ঢ়ଶ ͕༩͑ΒΕΔ ˠ ߦಈΛҰճ͚ܾͩఆ ˠ ใु͕༩͑ΒΕΔ •

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  15. .%1Xܾఆతͳঢ়ଶભҠ  • จ຺෇͖όϯσΟοτΑΓҰஈ֊ෳࡶͳఆࣜԽ • ݴޠϞσϧͷੜ੒͸ɺܾఆతͳભҠΛ΋ͭ .%1ͱ΋ΈͳͤΔ • ߦಈ ࣍τʔΫϯ

    • ࣍ঢ়ଶ ঢ়ଶͱߦಈͷ࿈݁ʢܾఆతʣ [“I”, “love”, “ramen”, “and”, “gyoza”, “!”]
  16. .%1Xܾఆతͳঢ়ଶભҠ  [“I”, “love”, “ramen”, “and”, “gyoza”, “!”] • จ຺෇͖όϯσΟοτΑΓҰஈ֊ෳࡶ

    • ݴޠϞσϧͷੜ੒͸ɺܾఆతͳભҠΛ΋ͭ .%1ͱ΋ΈͳͤΔ • ߦಈ ࣍τʔΫϯ • ࣍ঢ়ଶ ঢ়ଶͱߦಈͷ࿈݁
  17. .%1X֬཰తͳঢ়ଶભҠ  • ۙ೥͸ɺ֬཰తͳભҠΛ΋ͭ .%1ͰϞσϧԽ͢Δέʔε΋૿Ճ • ྫ ֦ࢄϞσϧɿϊΠζ͕ଘࡏ͢ΔͨΊɺঢ়ଶભҠ΋֬཰త • ྫ

    ର࿩ΤʔδΣϯτɿ૬ख͕ͲͷΑ͏ͳฦ౴Λͯ͘͠Δ͔֬཰త • ஫ʣର࿩Λ .%1ͰఆࣜԽ͢ΔࢼΈ͸೥୅ʹ΋ଘࡏ ࣍ঢ়ଶ ใु ํࡦ ߦಈ ݱঢ়ଶ ෳ਺ϧʔϓ
  18. ใुΛͲͷΑ͏ʹϞσϧԽ͢Δ͔ʁ  ओ؍తͳʮྑ͞ʯ ٬؍తͳʮྑ͞ʯ ਓؒͷϑΟʔυόοΫ ʹΑΔใु ݕূՄೳͳใु ϓϩηεใु "*ʹΑΔϑΟʔυόοΫ ࣗಈධՁई౓

    • େ൒ͷέʔεͰ্ͷਤ͸తΛࣹ͍ͯΔ͕ɺ࣮ࡍʹ͸ڥք͕ᐆດ • ੺ͷ༻్Ͱ஀ੜͨ͠ख๏͕ɺ੨ͷ༻్Ͱ࢖ΘΕΔͳͲ
  19. ਓؒͷϑΟʔυόοΫʹΑΔڧԽֶश  • 3-)'3FJOGPSDFNFOU-FBSOJOHGSPN)VNBO'FFECBDL • ຊདྷ͸ʮਓؒͷϑΟʔυόοΫͰڧԽֶशΛ͓͜ͳ͏ʯͱ͍͏ ࣈٛ௨Γͷҙຯͩͬͨʢ$ISJTUJBOP "SVNVHBO ʣ •

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  20.  3-)'ͷओ໨త 3-)' • 3-)'ͷओ໨త ΞϥΠϝϯτʢ"MJHONFOUʣ • "*ͷ໨ඪɾৼΔ෣͍ɾӨڹ͕ɺਓؒͷҙਤɾՁ஋ɾنൣ ʹԊ͏Α͏ʹઃܭɾӡ༻͢Δ͜ͱ •

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  21.  ʮਓؒͷओ؍ à ใुʯͷ೉͠͞ • ਓؒͷओ؍Λɺใुͱ͍͏ܗʹ͢Δͷ͸݁ߏ೉͍͠ɾɾɾ • ҎԼͷػցֶशͷڭՊॻʹ఺਺Λ෇͚͍ͯͩ͘͞ʢ఺ຬ఺ʣ ఺ ఺

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  22.  બ޷σʔλ • બ޷σʔλ ෳ਺ͷΞΠςϜͷ༏ྼ͕ϥϕϧ෇͚͞Εͨσʔλ ≻ 8JOOFS -PTFS • ݸͷ৔߹͸

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  23.  બ޷σʔλʹΑΔใुϞσϧֶश • બ޷σʔλ ≻ ྑ͍ճ౴ 8JOOFS ѱ͍ճ౴ -PTFS ೖྗʢϓϩϯϓτͳͲʣ

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  24.  --.ʹ͓͚Δ 3-)' ୅ཧใु ํࡦ ߦಈ ݱঢ়ଶ Ұճ͚ͩ ؀ڥ XใुϞσϧ

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  27.  %10ͷཧ࿦ʢ̍ʣ 3-)'ʹ͓͚Δํࡦ࠷దԽ໰୊ ͜ͷ໰୊ͷ࠷దղ ʢ ਖ਼نԽͷͨΊͷ෼഑ؔ਺ʣ ใुؔ਺ 𝑟 ͕ܾ·Δ ˠ

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    ੨ࢎԽ߹෺ΛϦϯΰʹృΓ ๢͘ͳͬͨ͞Ε͍ͯ·͢ɻ "OTXFS Ռ෺Ͱ͢ɻ "OTXFS ≻ ≻ ༗༻ੑ ҆શੑ ධՁࢦඪ͕ݸͰ͋Δ͜ͱ ճ౴ͷྑ͕͞εΧϥʔ஋ͰධՁ͞ΕΔ͜ͱ
  31.  ఏҊख๏ɿ4"$10 4"$10 SFXBSE EBUB TBGFUZ EBUB NBYJNVN MJLFMJIPPE FH

    %10 ,50 SFGFSFODF -.1PMJDZ NBYJNVN MJLFMJIPPE FH %10 ,50 GJOBM -.1PMJDZ SFXBSEBMJHOFE -.1PMJDZ • 4UFQXJTF"MJHONFOUGPS$POTUSBJOFE-BOHVBHF1PMJDZ0QUJNJ[BUJPO • %10ʢ΍ͦͷѥछʣΛஈ֊తʹճ͚ͩ͢ • ͜ͷૢ࡞͸ཧ࿦తʹਖ਼౰Խ͞Ε͍ͯΔʂ
  32. ݕূՄೳͳใुʹΑΔڧԽֶश  ओ؍తͳʮྑ͞ʯ ٬؍తͳʮྑ͞ʯ ਓؒͷϑΟʔυόοΫ ʹΑΔใु ݕূՄೳͳใु 3FJOGPSDFNFOU-FBSOJOHGSPN)VNBO'FFECBDL 3-)' •

    ໌֬ͳਖ਼ղ͕ͳ͍ ˠ બ޷σʔλ͔ΒใुϞσϧΛֶश • %10ʹΑΔ୅ସ΋࣮ྫଟ਺ 3FJOGPSDFNFOU-FBSOJOHXJUI7FSJGJBCMF3FXBSE 3-73 • ਺ֶ΍ίʔσΟϯάͩͱ٬؍తͳਖ਼ղ͕͋Δ ˠ ใु৴߸ʹʂ
  33.  ݕূՄೳͳใुʹΑΔڧԽֶश ܇࿅ σʔλ ํࡦ ݕূՄೳͳใु  Ξ΢τΧϜใु • ࠷ऴతͳ౴͑ͷਖ਼ޡ

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    the best-of-n alignment policy." In ICML. 2024. • Yang+. "Asymptotics of language model alignment." In ISIT, 2024. • Gui+. “Bonbon alignment for large language models and the sweetness of best-of-n sampling.” In NeurIPS. 2024. • Huang+. "Is Best-of-N the Best of Them? Coverage, Scaling, and Optimality in Inference-Time Alignment." In ICML. 2024 BoN ͸ཧ࿦తʹ΋ཪ෇͚͞Εͨੑ࣭ͷྑ͍ख๏ 2ɿ#P/ ʹΑͬͯಘΒΕΔग़ྗͷ෼෍͸ʮྑ͍ʯͷ͔ʁ "ɿ͋Δ৚݅ԼͰ #P/ ͱʢ,-ਖ਼ଇԽ͖ͭͷʣڧԽֶश͸ಉ஋
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    of Them? Coverage, Scaling, and Optimality in Inference-Time Alignment." In ICML. 2024 )VBOH   ͷ 5IFPSFNʹΑΔͱɺे෼େ͖ͳ /Ͱ ఆٛɿใुؔ਺ͷϞσϧޡࠩ ఆٛɿΧόϨοδ ෆ׬શͳใुΛ৴͡Δ ͜ͱʹΑΔϦάϨοτ ʢ/ͱͱ΋ʹ૿͑Δʣ /Λ૿΍͢͜ͱͰ ΑΓྑ͍ղ͕ݟ͔ͭΔͷͰɺ ϦάϨοτ͕খ͘͞ͳΔ #P/ Ͱ༻͍Δใु
  52. #P/ ͷ࠷దੑͱͦͷ৚݅  Huang+. "Is Best-of-N the Best of Them?

    Coverage, Scaling, and Optimality in Inference-Time Alignment." In ICML. 2024 ୈೋ߲ɿใुؔ਺ͷϞσϧޡ͕ࠩͳ͚Ε͹θϩ • ݫີʹ͸ୈҰ߲ͷ MPH ΋ൃࢄ͢Δׂ͕Ѫ ୈҰ߲ɿ ͕༗քͰ͋Ε͹ɺ𝑁 → ∞ Ͱθϩʹऩଋ • ٯʹ ͕ແݶͳͷ͸ʁ • ϦϑΝϨϯεํࡦ͕ɺ࠷దํࡦͱ ಉ͡ղΛઈରʹಋ͖ग़ͤͳ͍࣌ ༗քΧόϨοδ ਖ਼֬ͳใुϞσϧͷ΋ͱͰ͸ɺ࠷దੑ͕อূ
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    overoptimization." In ICML, 2023. #P/ 3- ԣ࣠ɿॳظํࡦͱͷ ,-μΠόʔδΣϯε ॎ࣠ɿใुείΞ ʢY࣠ͷεέʔϧ͕ഒ΄ͲҟͳΔ͜ͱʹ஫ҙʣ ԣ࣠ɿ୅ཧใु ॎ࣠ɿਅͷใु ࣮ݧతʹ΋ɺ#P/ ͸ 3-ͱࣅͨڍಈΛࣔ͢ (BP 
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