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快手Klear-Reasoner登顶8B模型榜首，GPPO算法双效强化稳定性与探索能力！

news 2025/8/20 8:55:28

在大语言模型的竞争中，数学与代码推理能力已经成为最硬核的“分水岭”。从 OpenAI 最早将 RLHF 引入大模型训练，到 DeepSeek 提出 GRPO 算法，我们见证了强化学习在推理模型领域的巨大潜力。然而，想要复现这些顶尖成果，并不只是“多喂点数据、跑几轮训练”这么简单。现实是，很多中小规模的开源推理模型，在 AIME 这样的高难数学竞赛题、或 LiveCodeBench 这样的复杂代码评测中，依然与闭源 SOTA 存在明显差距。

最近，快手 Klear 语言大模型团队推出了全新的 Klear-Reasoner 模型，基于 Qwen3-8B-Base 打造，在数学与代码的多个权威基准测试中达到同规模模型的 SOTA 水平，并完整公开了训练细节与全流程 pipeline。

论文标题：Klear-Reasoner: Advancing Reasoning Capability via Gradient-Preserving Clipping Policy Optimization
论文链接：https://arxiv.org/pdf/2508.07629
Hugging Face地址：https://huggingface.co/Suu/Klear-Reasoner-8B

GitHub地址：https://github.com/suu990901/KlearReasoner/tree/main

Klear-Reasoner 在 AIME2024、AIME2025、LiveCodeBench V5 和 V6 等基准测试中，不仅全面超越同规模的强力开源模型（包括 DeepSeek 蒸馏版 DeepSeek-R1-0528-8B），更是在 AIME2024 上取得了 90.5%、AIME2025 上取得了 83.2% 的惊人成绩，直接登顶 8B 模型榜首。

在这些成果的背后，最核心的技术创新是Klear团队提出的 GPPO（Gradient-Preserving Clipping Policy Optimization）算法 ——一种在保留训练稳定性的同时，大幅提升探索能力的强化学习优化方法。

一、传统clip的隐性代价

在PPO和GRPO等常用的策略优化方法中，clip是控制训练稳定性的重要手段，它通过限制策略更新幅度，避免模型一步走得太远而导致崩溃。然而，Klear团队在实践中发现，这种做法有两个隐藏问题：

1. 高熵token被裁剪：当高熵token（通常对应推理过程中的关键探索步骤）的重要性采样比例 $r_t(\theta)$ 超过上限 $1+\epsilon$ 时，它们的梯度会被直接丢弃。这会限制模型的探索能力，使模型很快变得保守，不再尝试新的思路。

2. 负样本延迟收敛：当次优轨迹的重要性采样比例低于下限 $1-\epsilon$ 时，梯度同样被丢弃掉。这样，模型需要多次重复犯同样的错误，才能积累足够信号去修正行为，显著拖慢收敛速度。

换句话说，clip 机制在保护稳定性的同时，也切断了模型获取最有价值学习信号的通道，模型变得保守，不敢尝试新路径，遇到错误也修正迟缓。

二、GPPO方法：保留梯度的“温和”方案

GPPO 的核心思想很直接：不丢弃任何梯度，并且对其进行温和回传。它通过stop gradient操作，将clip操作与梯度反向传播解耦，在保持 clip 机制稳定性的同时，让被截断的 token 依然参与反向传播，其优化目标如下：

值得注意的是， $\frac{\delta}{\operatorname{sg}(\delta)}$ 数值上始终等于 1，因此前向计算保持不变。由于GPPO将梯度传播与裁剪约束解耦，所以反向计算过程与标准clip方法不同。通过分析GPPO梯度表达式，可以进一步明确其回传的梯度和标准clip方法的不同之处：

GPPO让被clip的token依然参与反向传播。对于原本被clip的高熵token（正优势且 $r_t(\theta)>1+\epsilon_h$ ），梯度被保留，并约束在 $1+\epsilon _{h }$ 水平，既能保留探索能力，又避免过大更新引发不稳定；对于原本被clip的负样本token（负优势且 $r_t(\theta)<1-\epsilon_l$ ），梯度同样被保留，并限制在的幅度，加快错误修正。

三、实验验证

如下图1，在与现有方法的对比中（包括DAPO的clip-higher以及MiniMax-M1的CISPO方法），GPPO在数学和代码任务上都表现出优势。DAPO法调整clip上限，但无法解决本质问题，还是会存在高熵token被clip的情况；相比于CISPO方法，GPPO继承了PPO悲观更新的策略，有助于其保持更清晰的优化信号，并促进更稳定的策略训练。

图1: 数学强化学习训练中GPPO、GRPO（带Clip Higher策略）与CISPO的对比

两种方法均基于早期长链思维微调检查点（序列长度32K tokens）进行训练。对于GRPO，我们采用DAPO论文推荐的Clip-Higher策略 $\epsilon_h = 0.28$ 。

四、更多实验洞察

除了提出GPPO算法外，Klear团队在论文中对训练流程的多个关键环节进行了深入实验与分析，揭示了长思维链推理模型成功背后的几个核心要素：

SFT阶段：质量优先，数据可靠性比数量更重要

要在长思维链推理中实现强大的性能，优先考虑数据质量比简单地最大化表面的多样性更有效。实验表明，与数据量大但质量参差的数据源相比，来自少数高质量数据源的样本更具训练效率和效果优势。原因在于，高质量来源的数据往往封装了解决复杂任务所需的最有效、内部一致的推理模式，而添加低质量来源数据会不可避免地引入噪音，例如逻辑混乱、不正确的推导或低效的问题解决策略，从而在训练过程中影响模型的优化方向。如下表1和表2，分别对数学和代码TopK优质数据源进行实验，仅来自Top1或者Top2的优质数据源取得了最好的成绩。

表1: 高质量数学数据Top-K子集组合对监督微调（SFT）性能的影响

在每个Top-K配置下。加粗数值表示对应Top-K配置下的最佳性能表现。

表2: 高质量代码数据Top-K子集组合对监督微调（SFT）性能的影响

在每个Top-K配置下。加粗数值表示对应Top-K配置下的最佳性能表现。

SFT阶段：高难样本容错反而能促进学习

对于简单任务，错误样本的引入会明显影响性能，但对于高难度任务，完全剔除推理链中有错误的样本未必是最优策略。相反，保留部分带瑕疵的推理路径，反而能够提升模型表现。这一看似反直觉的现象表明，在高不确定性、初始学习信号较弱的场景中，错误示例同样具有价值，它们为模型提供了更多在解题空间中的探索能力。如下表3所示，未对错误的简单样本过滤对性能损害明显，然而不对困难样本进行正确性过滤对性能却能有明显提升。

表3: 通过三组实验分析了数据正确性对模型性能的影响。

分别在简单（Easy）、困难（Hard）和整体（Overall）任务集上对比了纯正确数据（Only True）与含错误数据的混合数据（Mixed）的表现差异。上述表格中加粗数值标识了各组内的最优性能结果。

RL阶段：软奖励优于硬奖励

在代码任务的强化学习阶段，使用软奖励（根据通过测试用例的通过率）比硬奖励（完全通过得分，否则为零）更有效。如下图2所示，将测试用例的通过率作为奖励比直接用硬奖励取得了明显的改进。软奖励不仅缓解了奖励稀疏问题，还增加了训练信号的密度，降低了梯度估计的方差，让模型的学习过程更稳定、更高效。

图2:代码强化学习中软奖励与硬奖励策略的对比

在软奖励设置中，奖励值等于测试用例通过率；而在硬奖励设置中，仅当所有测试用例均通过时给予正向奖励，否则给予负向奖励。

RL阶段：代码数据测试用例过滤

开源的代码数据，有些数据的测试用例存在错误，即使是正确的代码也无法通过执行，这些数据会导致RL训练存在假阴的情况。为了过滤掉测试存在问题的数据，在代码RL数据准备阶段，Klear团队调用DeepSeek-R1-0120为每个prompt生成了16条回复，只有pass@16大于0.5的数据会被保留。如下图3所示过滤能显著提升了 RL 训练的性能。