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R3-RAG: Learning Step-by-Step Reasoning and Retrieval for LLMs via Reinforcement Learning

Created by
  • Haebom

저자

Yuan Li, Qi Luo, Xiaonan Li, Bufan Li, Qinyuan Cheng, Bo Wang, Yining Zheng, Yuxin Wang, Zhangyue Yin, Xipeng Qiu

개요

본 논문은 대규모 언어 모델(LLM)의 환각 문제를 해결하고 사실 정확도를 높이기 위해 외부 지식을 통합하는 검색 증강 생성(RAG) 시스템의 한계를 극복하는 새로운 방법인 R3-RAG를 제안합니다. 기존 RAG 시스템의 병목 현상인 밀집 검색기의 제한적인 매개변수와 단계적 추론의 어려움을 해결하기 위해, 강화 학습을 활용하여 LLM이 단계적으로 추론하고 검색하는 방법을 학습하도록 합니다. R3-RAG는 콜드 스타트를 통한 반복적인 추론 및 검색 방식 학습과 강화 학습을 통한 외부 검색 환경 탐색 능력 향상의 두 단계로 구성됩니다. 정답 정확성을 기반으로 하는 결과 보상과 관련성 기반 문서 검증을 통한 과정 보상 두 가지 보상 함수를 제안하여 모델이 관련 문서를 검색하고 정답을 도출하도록 유도합니다. 실험 결과, R3-RAG는 기존 방법보다 성능이 우수하며, 다양한 검색기에 적용 가능함을 보여줍니다. 소스 코드는 깃허브에 공개되었습니다.

시사점, 한계점

시사점:
강화 학습 기반의 RAG 시스템 R3-RAG를 제안하여 기존 RAG 시스템의 한계를 극복.
밀집 검색기의 한계를 뛰어넘는 단계적 추론 및 검색 능력 향상.
정답 정확성과 관련성 기반의 두 가지 보상 함수를 통해 효과적인 학습 전략 제시.
다양한 검색기에 대한 우수한 전이 학습 성능.
오픈 소스 공개를 통한 연구의 재현성 및 확장성 제고.
한계점:
제안된 보상 함수의 최적화 및 일반화 가능성에 대한 추가 연구 필요.
다양한 유형의 질문 및 외부 지식 소스에 대한 성능 평가 필요.
콜드 스타트 단계의 효율성 및 성능 개선 방안 모색.
계산 비용 및 학습 시간에 대한 분석 및 개선 필요.
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