原创 骆师傅 Datawhale
Datawhale干货
作者：骆秀韬，Datawhale成员
项目代码可见：unlock-deepseek/Datawhale-R1（https://github.com/datawhalechina/unlock-deepseek），欢迎关注和 star！
其余所有开源内容见文末。
各位同学好，我是来自 Unlock-DeepSeek 开源项目团队的骆师傅。先说结论，我们（Datawhale X 似然实验室）使用 3 张 A800(80G) 计算卡，花了 20 小时训练时间，做出了可能是国内首批 DeepSeek R1 Zero 的中文复现版本，我们把它叫做 Datawhale-R1，用于 R1 Zero 复现教学。
按照 5.5 元 ~ 7.0 元每小时的价格计算，3 张 A800 花费最低为 3 * 5.5 * 20 = 330 元，预计花费接近 420 元，而 TinyZero（https://github.com/Jiayi-Pan/TinyZero） 项目用了 4 张 A800 训练了 8 小时，预计花费为：224 元，这中间的差异可能是由于硬件性能瓶颈和框架差异带来的（我们用的是 Huggingface TRL，TinyZero 使用的是 veRL）。所以建议大家如果真的要复现，请使用 TinyZero 项目，我们出于教育目的使用 TRL 为大家报告这个结果。
另外，不是所有人都能随时随地调用 3 张 A800 的，我们正在努力减小硬件资源要求，让复现工作尽可能平民化（比如在 4090 上跑）。在这里特别感谢：似然实验室，提供本次复现的计算资源，并与 Datawhale 团队合作贡献了本教程。
回到正题，首先回答一个关键问题：为什么这个方案更贵，而我们却选择了它？答案就是：它更符合教育目的，截止本文发布，大部分同学没有足够的资源来亲手体验复现流程，但是我们希望大家能更清楚的看到，复现 R1 Zero 的过程中都发生了什么，真正对复现原理有个大致把握，就算做“云玩家”也要学到知识，看完骆师傅做一遍就好像自己也做了一遍。
本方案在 mini-r1（https://www.philschmid.de/mini-deepseek-r1）的基础上改进而来。
环境搭建
配置基础工具
首先我们要搭建环境，作为手把手教程以及骆师傅的看家本领，我们会在这部分说得细致些。结合国内的实际情况，我们需要的环境信息如下：
暂时无法支持非 Linux 系统（Windows、MacOS）
- CUDA > 12.0 （我们使用的是 CUDA 12.4）
- Python 建议版本为 3.12（我们使用 Miniforge 管理虚拟环境）
- Pytorch 版本为 2.5.1 (GPU版本，请使用 torch.cuda.is\_available() 检查能否正常识别 GPU 设备）
建议使用 Miniforge / Conda 来安装 Pytorch，我们在南方科技大学的开源镜像源测试，下载速度会比官网 pip 安装快不少，请在下面的网址找到适合你硬件的 2.5.1 版本：https://pytorch.org/get-started/previous-versions/，推荐使用 mamba 安装（安装 Miniforge 后直接将 conda 替换为 mamba）
编译安装 flash-attn
接着重头戏就来了，我们需要编译安装 Flash Attention 包，这步非常消耗 CPU 资源，非常不建议CPU核心少的玩家执行。如果你没有办法在“有生之年”编译完 Flash Attention，可以在 https://github.com/Dao-AILab/flash-attention/releases/ 找到与你环境对应的编译好的包。（没对应上的话，改环境反而更快，相信我，编译很慢）
这个步骤倒是很简单，执行下面的命令：
pip install packaging
pip install ninja # 用于加速编译编译安装 Flash Attention 包
pip install flash-attn --no-build-isolation注意！如果你的设备CPU核心多，但是运行内存小于 96 GB，请适当设置 MAX_JOBS 的数量，并替换为下面的命令，参考：https://github.com/Dao-AILab/flash-attention#installation-and-features
MAX_JOBS=4 pip install flash-attn --no-build-isolation按下回车后，可以泡杯咖啡，打开 htop 看 CPU 疯狂运作，再重新品读一遍《DeepSeek-R1: Incentivizing Reasoning Capability in LLMs via Reinforcement Learning》（https://arxiv.org/abs/2501.12948）
等待 flash-attn 安装完毕后，我们就可以安装其他涉及到的库了，我们提供了一份 requirements.txt 在 Unlock-DeepSeek（https://github.com/datawhalechina/unlock-deepseek）项目，核心列表如下：
setuptools<71.0.0
transformers==4.48.1
datasets==3.1.0
accelerate==1.3.0
hf-transfer==0.1.9
deepspeed==0.15.4
trl==0.14.0
vllm==0.7.0
modelscope==1.22.3
swanlab==0.4.6
huggingface-hub==0.28.1大家也可以在这个地址找到我们所有涉及的 Python 包列表：https://swanlab.cn/@anine09/datawhale-r1/runs/4tp31j1zxbm1fsh...
下载模型和数据集
接下来我们需要下载数据集和模型，在本次实验中，我们使用的数据集为：Jiayi-Pan/Countdown-Tasks-3to4（https://huggingface.co/datasets/Jiayi-Pan/Countdown-Tasks-3to4），模型为：Qwen/Qwen2.5-3B-Instruct（https://huggingface.co/Qwen/Qwen2.5-3B-Instruct），我们目前不建议用小于 3B 的模型（其他社区多次报告，小于 3B 的模型无法学会推理，经过我们的测试，确实！）
数据集下载方式：
export HF\_ENDPOINT=https://hf-mirror.com # 更换为国内镜像源，这个只用执行一次，每次重新打开终端就要重新执行，或者写入 .bashrc
下载数据集，替换整个 <xxx> 为你自己的内容
huggingface-cli download --repo-type dataset --resume-download Jiayi-Pan/Countdown-Tasks-3to4 --local-dir <你想要存放的路径，比如：dataset>模型下载方式，哪个速度快用哪个：
- 方案一，Huggingface 镜像源
下载模型，替换整个 <xxx> 为你自己的内容
huggingface-cli download --resume-download Qwen/Qwen2.5-3B-Instruct --local-dir <你想要存放的路径，比如：models>- 方案二，ModelScope 下载
新建 model\_download.py 文件，填入以下内容，替换整个 <xxx> 为你自己的内容,保存后使用 python model\_download.py 执行下载。
from modelscope import snapshot\_download
model\_dir = snapshot\_download('Qwen/Qwen2.5-3B-Instruct', cache\_dir='<你想要存放的路径，比如：models>', revision='master')编写配置文件和训练代码
接下来我们需要准备 3 个文件，我们会在 Unlock-DeepSeek（https://github.com/datawhalechina/unlock-deepseek） 项目中提供完整的复现文件，方便同学们直接使用。
- 第一个是 Accelerate 配置文件，用于分布式训练（三张卡）。新建 deepspeed\_zero3.yaml 填入以下内容并保存（不是 DeepSeek，别看错！）。
compute\_environment: LOCAL\_MACHINE
debug: false
deepspeed\_config:
deepspeed\_multinode\_launcher: standard
offload\_optimizer\_device: none
offload\_param\_device: none
zero3\_init\_flag: true
zero3\_save\_16bit\_model: true
zero\_stage: 3
distributed\_type: DEEPSPEED
downcast\_bf16: 'no'
machine\_rank: 0
main\_training\_function: main
mixed\_precision: bf16
num\_machines: 1
num\_processes: 8 # 我们在这里保持常规默认的 8 卡机器，会在后面的启动命令中覆盖新值
rdzv\_backend: static
same\_network: true
tpu\_env: \[\]
tpu\_use\_cluster: false
tpu\_use\_sudo: false
use\_cpu: false一般来说，这个文件内容不需要修改，如果有定制需求，请不要使用这个文件，运行 accelerate config 自行设定。
在介绍下一个文件之前，我们强烈建议大家使用 Swanlab（https://swanlab.cn/） 来可视化追踪实验过程，打开：https://swanlab.cn/login ，登录之后点击图中所示的 Quick Start，或者打开：https://swanlab.cn/space/~/settings ，复制 API Key。
在终端输入swanlab login，直接粘贴（你是看不见东西被粘贴上去的），回车，出现类似如下提示就是登录成功。
- 第二个是 TRL 配置文件，在这里我们会设定训练的超参数。新建 Datawhale-R1.yaml 填入以下内容，并根据实际情况修改（阅读注释），并保存。
模型参数
model\_name\_or\_path: <你的模型存放的路径，比如：models/Qwen/Qwen2.5-3B-Instruct>
model\_revision: main
torch\_dtype: bfloat16
attn\_implementation: flash\_attention\_2
bf16: true
tf32: true
output\_dir: <你想要模型输出的路径，比如 output/Datawhale-R1>数据集参数
dataset\_id\_or\_path: <你的数据集存放的路径，比如：dataset>Swanlab 训练流程记录参数
swanlab: true # 是否开启 Swanlab
workspace: <用户名>
project: <项目名，整个复现项目的名称，例如：Datawhale-R1-by\_xxx>
experiment\_name: <实验名，某次超参数运行的自定义名称，例如：qwen2.5-3B-lr:5e-7\_beta:0.001>训练参数
max\_steps: 450 # 最大训练步长
per\_device\_train\_batch\_size: 1
gradient\_accumulation\_steps: 8
gradient\_checkpointing: true
gradient\_checkpointing\_kwargs:
use\_reentrant: false
learning\_rate: 5.0e-7 # 学习率，调整过，参见下文介绍
lr\_scheduler\_type: cosine # 学习率衰减方案
warmup\_ratio: 0.03 # 学习率预热比率（对于整个步长），好用！
seed: 2025 # 随机种子，方便实验复现GRPO 算法参数
beta: 0.001 # KL 惩罚因子，调整过，参见下文介绍
max\_prompt\_length: 256 # 输入 prompt 最大长度，本实验基本不会有太大变化
max\_completion\_length: 4096 # 输出回答长度，包含推理思维链，设为 4K 比较合适
num\_generations: 8
use\_vllm: true # 启用 vllm 来加速推理
vllm\_device: <计算卡编号，例如：cuda:2> # 留出一张卡来启用 vllm 推理，参见下文介绍
vllm\_gpu\_memory\_utilization: 0.5Logging arguments
logging\_strategy: steps
logging\_steps: 1
save\_strategy: "steps"
save\_steps: 50 # 每隔多少步保存一次我们并没有介绍全部参数，如果需要调整，请查阅 Huggingface 相关文档。当然，直接询问 DeepSeek 可能是更快的方式。
这份配置文件中有一些值得大家注意的地方：
- learning\_rate 和 beta 在 GRPO 的原始论文《DeepSeekMath: Pushing the Limits of Mathematical Reasoning in Open Language Models》（https://arxiv.org/abs/2402.03300）里分别为 1e-6 和 0.04。在这里我们根据《Unraveling RLHF and Its Variants: Progress and Practical Engineering Insights》（https://hijkzzz.notion.site/unraveling-rlhf-and-its-variants-...）将其调整为 5e-7 和 0.001。
- vllm\_device 本实验需要留出一张卡作为 vllm 的推理卡，假设我们手上有 3 张卡（编号cuda: 0, cuda: 1, cuda: 2)，我们需要指定其中一张卡为 vllm 推理卡，例如我们指定最后一张 cuda:2。另外，如果你使用了CUDA\_VISIBLE\_DEVICES 情况会有些不一样，比如我们有 8 张卡（编号 cuda:0-7），指定编号为 1、2、3 的卡可见（CUDA\_VISIBLE\_DEVICES=1,2,3)，这时我们想指定最后一张卡为 vllm 推理卡，则是需要设置为 cuda:2，因为设置完可见性后，cuda:1 -> cuda:0，cuda:2 -> cuda:1，cuda:3 -> cuda:2，所以原先的 3 号卡变为了新编号的 2 号卡。
- save\_steps 在 mini-r1（https://www.philschmid.de/mini-deepseek-r1） 中是被设为 25，但是跑完整个训练后，保存的文件大小达到了 700+ GB！因为不仅包含了模型，还包含了其他卡的优化器状态和其他检查点信息，我们在这里改为 50，但仍然要提醒同学们设置成合适自己的大小（训练代码中已经包含结束后保存模型的代码）。
- 最后，就是创建训练代码文件 train\_Datawhale-R1.py 并保存，我们几乎给每个关键步骤都添加了注释（建议大家从后往前读），在后文我们会再梳理一遍核心步骤。
import logging
import os
import random
import re
from dataclasses import dataclass
from datetime import datetime
from typing import List
from datasets import load\_dataset
from swanlab.integration.transformers import SwanLabCallback
from transformers import AutoTokenizer
from transformers.trainer\_utils import get\_last\_checkpoint
from trl import GRPOConfig, GRPOTrainer, ModelConfig, TrlParser
@dataclass
class DatasetArguments:
"""数据集参数的数据类"""
# 数据集 ID 或路径
dataset\_id\_or\_path: str = "Jiayi-Pan/Countdown-Tasks-3to4"
# 数据集拆分
dataset\_splits: str = "train"
# 分词器名称或路径
tokenizer\_name\_or\_path: str = None
@dataclass
class SwanlabArguments:
"""SwanLab参数的数据类"""
# 是否使用 SwanLab
swanlab: bool
# SwanLab 用户名
workspace: str
# SwanLab 的项目名
project: str
# SwanLab 的实验名
experiment\_name: str
# 配置日志记录器
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
logger = logging.getLogger(\_\_name\_\_)
logger.setLevel(logging.INFO)
handler = logging.StreamHandler()
handler.setFormatter(
logging.Formatter("%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s")
) # 设置日志格式
logger.addHandler(handler)
def format\_reward\_func(completions, \*\*kwargs):
"""
格式奖励函数，检查模型输出格式是否匹配: <think>...</think><answer>...</answer>
参数:
completions (list\[str\]): 生成的输出
返回:
list\[float\]: 奖励分数
"""
# 初始化奖励列表
rewards = \[\]
# 遍历生成的输出
for completion in completions:
try:
# 在生成的输出前添加<think>标签，便于后续正则表达式匹配
completion = "<think>" + completion
if random.random() < 0.1: # 1% 的概率将生成输出写入文件
# 创建生成输出目录（如果不存在）
os.makedirs("completion\_samples", exist\_ok=True)
log\_file = os.path.join("completion\_samples", "completion\_samples.txt")
with open(log\_file, "a") as f:
f.write(f"\\n\\n==============\\n")
f.write(completion) # 写入生成的输出
# 定义正则表达式模式，用于匹配 <think> 和 <answer> 标签
regex = r"^<think>(\[^<\]\*(?:<(?!/?think>)\[^<\]\*)\*)<\\/think>\\n<answer>(\[\\s\\S\]\*?)<\\/answer>$"
match = re.search(regex, completion, re.DOTALL) # 使用正则表达式进行匹配
if match is None or len(match.groups()) != 2:
rewards.append(0.0) # 如果格式不正确，奖励为 0
else:
rewards.append(1.0) # 如果格式正确，奖励为 1
except Exception:
rewards.append(0.0) # 如果发生异常，奖励为 0
return rewards
def equation\_reward\_func(completions, target, nums, \*\*kwargs):
"""
方程奖励函数，检查计算结果是否正确，数字是否符合使用要求（每个数字只用一次，只使用所提供的数字）
参数:
completions (list\[str\]): 生成的输出
target (list\[str\]): 预期的答案
nums (list\[str\]): 可用的数字
返回:
list\[float\]: 奖励分数
"""
# 初始化奖励列表
rewards = \[\]
# 遍历生成的输出、预期的答案和可用的数字
for completion, gt, numbers in zip(completions, target, nums):
try:
# 在生成的输出前添加 <think> 标签，便于后续正则表达式匹配
completion = "<think>" + completion
# 定义正则表达式模式，用于匹配 <answer> 标签
match = re.search(r"<answer>(.\*?)<\\/answer>", completion)
if match is None:
rewards.append(0.0) # 如果没有匹配到 <answer> 标签，奖励为 0
continue
equation = match.group(1).strip() # 提取 <answer> 标签中的内容
# 提取方程中的所有数字
used\_numbers = \[int(n) for n in re.findall(r"\\d+", equation)\]
# 检查所有数字是否被使用且只使用一次
if sorted(used\_numbers) != sorted(numbers):
rewards.append(0.0)
continue
# 定义允许的字符模式，只允许数字、运算符、括号和空白字符
allowed\_pattern = r"^\[\\d+\\-\*/().\\s\]+$"
if not re.match(allowed\_pattern, equation):
rewards.append(0.0) # 如果方程包含不允许的字符，奖励为 0
continue
# 计算方程的结果
result = eval(equation, {"\_\_builtins\_\_": None}, {})
# 检查方程是否正确且与预期答案匹配（误差小于 1e-5）
if abs(float(result) - float(gt)) < 1e-5:
rewards.append(1.0) # 如果正确，奖励为 1
# 10% 的概率将成功的样本写入文件
if random.random() < 0.10:
# 创建生成输出目录（如果不存在）
os.makedirs("completion\_samples", exist\_ok=True)
log\_file = os.path.join(
"completion\_samples", "success\_completion\_samples.txt"
)
with open(log\_file, "a") as f:
f.write(f"\\n\\n==============\\n")
f.write(completion) # 写入生成的输出
else:
rewards.append(0.0) # 如果不正确，奖励为 0
except Exception:
rewards.append(0.0) # 如果评估失败，奖励为 0
return rewards
def thought\_len\_reward\_func(completions, \*\*kwargs):
"""
思考长度奖励函数，检查 <think> 标签的长度是否大于 1000
参数:
completions (list\[str\]): 生成的输出
返回:
list\[float\]: 奖励分数
"""
# 初始化奖励列表
rewards = \[\]
# 遍历生成的输出
for completion in completions:
try:
# 在生成的输出前添加 <think> 标签，便于后续正则表达式匹配
completion = "<think>" + completion
# 定义正则表达式模式，用于匹配 <think> 标签
match = re.search(r"<think>(.\*?)</think>", completion)
# 如果匹配到 <think> 标签
if match:
thought\_process = match.group(1).strip() # 提取 <think> 标签中的内容
thought\_length = len(thought\_process) # 计算思考过程的长度
if thought\_length > 1000:
rewards.append(1.0) # 如果思考过程长度大于 1000，奖励为 1
else:
rewards.append(0.0) # 否则奖励为 0
else:
rewards.append(0.0) # 如果没有匹配到 <think> 标签，奖励为 0
continue
except Exception:
rewards.append(0.0) # 如果发生异常，奖励为 0
return rewards
def get\_checkpoint(training\_args: GRPOConfig):
"""
获取最后一个检查点
参数:
training\_args (GRPOConfig): 训练参数
返回:
str: 最后一个检查点的路径，如果没有检查点，则返回 None
"""
last\_checkpoint = None
if os.path.isdir(training\_args.output\_dir): # 如果输出目录存在
# 获取最后一个检查点
last\_checkpoint = get\_last\_checkpoint(training\_args.output\_dir)
return last\_checkpoint
# 定义 GRPO 训练函数
def grpo\_function(
model\_args: ModelConfig,
dataset\_args: DatasetArguments,
training\_args: GRPOConfig,
callbacks: List,
):
# 记录模型参数
logger.info(f"Model parameters {model\_args}")
# 记录训练/评估参数
logger.info(f"Training/evaluation parameters {training\_args}")
# 加载分词器
tokenizer = AutoTokenizer.from\_pretrained(
(
# 如果有指定分词器，则使用指定的分词器，否则使用模型名称
dataset\_args.tokenizer\_name\_or\_path
if dataset\_args.tokenizer\_name\_or\_path
else model\_args.model\_name\_or\_path
),
revision=model\_args.model\_revision, # 使用指定的模型版本
trust\_remote\_code=model\_args.trust\_remote\_code, # 允许使用远程代码
)
# 如果分词器没有填充标记，则使用结束标记作为填充标记
if tokenizer.pad\_token is None:
tokenizer.pad\_token = tokenizer.eos\_token
# 加载数据集
dataset = load\_dataset(
dataset\_args.dataset\_id\_or\_path, split=dataset\_args.dataset\_splits
)
# 随机选择 50K 个样本，看你喜好定数字，但是数据集有 409K 个样本
dataset = dataset.shuffle(seed=training\_args.seed).select(range(50000))
def generate\_r1\_prompt(numbers, target):
"""
生成 R1 Countdown 游戏提示词
参数:
numbers (list\[int\]): 数字列表
target (int): 目标值
返回:
dict: 生成的一个数据样本
"""
# 定义提示词前缀
r1\_prefix = \[
{
"role": "user",
"content": f"使用给定的数字 {numbers}，创建一个等于 {target} 的方程。你可以使用基本算术运算（+、-、\*、/）一次或多次，但每个数字只能使用一次。在 <think> </think> 标签中展示你的思考过程，并在 <answer> </answer> 标签中返回最终方程，例如 <answer> (1 + 2) / 3 </answer>。在 <think> 标签中逐步思考。",
},
{
"role": "assistant",
"content": "让我们逐步解决这个问题。\\n<think>", # 结尾使用 \`<think>\` 促使模型开始思考
},
\]
return {
"prompt": tokenizer.apply\_chat\_template(
r1\_prefix, tokenize=False, continue\_final\_message=True
), # 提示词，continue\_final\_message=True 表示将提示词中的最后一个消息继续到最终的输出中
"target": target,
"nums": numbers,
}
# 将数据集转换为 R1 Countdown 游戏提示词
dataset = dataset.map(lambda x: generate\_r1\_prompt(x\["nums"\], x\["target"\]))
# 将数据集拆分为训练集和测试集，拆分比例为 9:1
train\_test\_split = dataset.train\_test\_split(test\_size=0.1)
train\_dataset = train\_test\_split\["train"\] # 获取训练集
test\_dataset = train\_test\_split\["test"\] # 获取测试集
# 设置 GRPOTrainer
trainer = GRPOTrainer(
model=model\_args.model\_name\_or\_path, # 模型名称或路径
# 奖励函数列表，用于计算奖励分数
reward\_funcs=\[
format\_reward\_func, # 格式奖励函数
equation\_reward\_func, # 方程奖励函数
thought\_len\_reward\_func, # 思考长度奖励函数
\],
args=training\_args,
train\_dataset=train\_dataset,
eval\_dataset=test\_dataset,
callbacks=callbacks,
)
last\_checkpoint = get\_checkpoint(training\_args) # 检查最后一个检查点
# 如果检测到检查点且指定从检查点恢复训练，则记录信息
if last\_checkpoint is not None and training\_args.resume\_from\_checkpoint is None:
logger.info(f"Checkpoint detected, resuming training at {last\_checkpoint}.")
logger.info(
f'\*\*\* Starting training {datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")} for {training\_args.num\_train\_epochs} epochs\*\*\*'
)
# 训练模型
train\_result = trainer.train(resume\_from\_checkpoint=last\_checkpoint)
# 记录和保存指标
metrics = train\_result.metrics
metrics\["train\_samples"\] = len(train\_dataset)
trainer.log\_metrics("train", metrics)
trainer.save\_metrics("train", metrics)
trainer.save\_state()
logger.info("\*\*\* Training complete \*\*\*")
# 保存模型和分词器
logger.info("\*\*\* Save model \*\*\*")
trainer.model.config.use\_cache = True
trainer.save\_model(training\_args.output\_dir)
logger.info(f"Model saved to {training\_args.output\_dir}")
training\_args.distributed\_state.wait\_for\_everyone() # 等待所有进程加载
tokenizer.save\_pretrained(training\_args.output\_dir)
logger.info(f"Tokenizer saved to {training\_args.output\_dir}")
logger.info("\*\*\* Training complete! \*\*\*")
def main():
"""主函数，用于执行主训练循环"""
# 解析命令行参数和配置文件
parser = TrlParser((ModelConfig, DatasetArguments, GRPOConfig, SwanlabArguments))
model\_args, dataset\_args, training\_args, swanlab\_args = (
parser.parse\_args\_and\_config()
)
# 如果使用 SwanLab，则创建 SwanLab 回调对象，用于训练信息记录
if swanlab\_args.swanlab:
swanlab\_callback = SwanLabCallback(
workspace=swanlab\_args.workspace,
project=swanlab\_args.project,
experiment\_name=swanlab\_args.experiment\_name,
)
callbacks = \[swanlab\_callback\]
else:
callbacks = None
# 运行主训练循环
grpo\_function(model\_args, dataset\_args, training\_args, callbacks=callbacks)
if \_\_name\_\_ == "\_\_main\_\_":
main()启动训练
肯定有一些同学已经等不及要开始跑模型训练了，那启动训练的命令很简单，在终端运行下面的内容（根据自己需求修改），也可以把它保存为 train\_Datawhale-R1.sh 然后在终端运行 bash train\_Datawhale-R1.sh。
如果你要限制计算卡编号，请在这里设置，例如只使用 cuda:1-3，如果不用限制，就删除下面这行
export CUDA\_VISIBLE\_DEVICES=1,2,3
accelerate launch \\
--num\_processes 2 \\
--config\_file deepspeed\_zero3.yaml \\
train\_Datawhale-R1.py \\
--config Datawhale-R1.yaml注意：--num\_processes 是由你希望使用的计算卡数量决定，我们之前在配置文件那里说过，要留一张卡作为 vllm 的推理卡，那么 --num\_processes 的数值应该是你要使用的计算卡数量 n-1，例如我有 3 张卡，我的 --num\_processes 应该为 2。这里的 --num\_processes 的数值也会把 deepspeed\_zero3.yaml 的num\_processes 设置的 8 给覆盖掉。
另外，同样像上文所说，如果你有定制的硬件配置需求，请不要使用 --config\_file 参数。
出现这样的提示就说明模型已经训练起来啦！可以在 Swanlab 看炫酷的训练数据了（手机也能看，特别适合天选炼丹人）。
训练流程详解
流程总览
我们来梳理一遍 Datawhale-R1 训练流程：
- 将提示词输入到 Qwen 2.5 模型。
- Qwen 2.5 输出多个带思考的回答（本实验设置为 8，由 num\_generations 参数决定）。
- 模型的回答分别传入三个奖励函数计算，计算的结果相加。
- 将奖励值传入 GRPO 策略中，GRPO 根据奖励值来决定如何调整 Qwen 2.5 模型。
- 重复上述流程（本实验重复了 450 次，由 max\_steps 参数决定）。
有些同学可能不太熟悉强化学习，我们会在后续其他的文章中介绍强化学习相关的概念。在这里我们用一个例子来比喻一下：我们现在假设有一所学校，里面有一个数学老师（GRPO 策略），还有一个班级（Qwen 2.5 模型，我们假设班级中的所有同学能力相同），学校每个月要月考（多步），每次月考是班级根据试卷（提示词，一份试卷只有一道题）写出多份答卷（班级有多个同学，所以会有多份答卷，对应多个带思考的模型回答，这些回答不一定是相同的），这时候数学老师就要去批改这些答卷（奖励函数计算），评卷规则是：
- 检查答题格式是否规范（格式奖励函数）
- 解题结果是否正确（方程奖励函数）
- 解题步骤是否详细（思考长度奖励函数）
最后，把每部分的分数相加，得到多个试卷分数（多个奖励值，用 Python 列表表示，每个回答都对应一个奖励值），数学老师根据班级的月考分数来判断下一步如何调整教学计划（调整模型），来让这个班级在下一次月考中尽可能得到更高的分数。
如果我们说得更细致一点，其实是数学老师会教整个班级“看到什么之后写什么”，比如看到题目就要写“解：”，看到“x+1=2”就要写“解得：x=1”，力求让组成回答的每一个字都是最合适的（位置要合适，用词也要合适）从而去获得最高的分数。
这里的思考长度奖励函数是我们新加入的，用于鼓励模型进行更长的思考。所以我们应该有个朴素的感受，随着训练的不断进行，Datawhale-R1 的输出格式应该会越来越规范，正确率也会不断提高，思考的长度也会增加。
核心代码介绍
我们稍微介绍一下代码中每个核心步骤的输入输出样例，让大家心里有个底。首先是各种 xxx\_args 参数，它其实就是根据下面这行代码，去获取我们传入的 Datawhale-R1.yaml 里面的参数。
parser = TrlParser((ModelConfig, DatasetArguments, GRPOConfig, SwanlabArguments))
model\_args, dataset\_args, training\_args, swanlab\_args = (
parser.parse\_args\_and\_config()
)你可以看到我们定义了一个 SwanlabArguments 类，TrlParser 会去寻找 Datawhale-R1.yaml 中跟 SwanlabArguments 有关的参数，并把它赋值给 swanlab\_args，由于每个参数名被要求是唯一的，不能重复，所以 TrlParser 能把不同的参数正确赋值给对应变量（根据 ModelConfig, DatasetArguments, GRPOConfig, SwanlabArguments 的顺序，赋值给 model\_args, dataset\_args, training\_args, swanlab\_args）
train\_Datawhale-R1.py
@dataclass
class SwanlabArguments:
"""SwanLab参数的数据类"""
# 是否使用 SwanLab
swanlab: bool
# SwanLab 用户名
workspace: str
# SwanLab 的项目名
project: str
# SwanLab 的实验名
experiment\_name: strDatawhale-R1.yaml
Swanlab 训练流程记录参数
swanlab: true # 是否开启 Swanlab
workspace: <用户名>
project: <项目名，整个复现项目的名称，例如：Datawhale-R1-by\_xxx>
experiment\_name: <实验名，某次超参数运行的自定义名称，例如：qwen2.5-3B-lr:5e-7\_beta:0.001>
接下来就到了 grpo\_function 里，我们首先来看看我们的数据集长什么样子，我们的任务其实很简单，它很像 24 点游戏，给定若干个数字 nums，例如 [44, 19, 35] ，模型要用四则运算，告诉我们一个方程，它的计算结果正好是 target，例如 98，详细要求我们在 prompt 中给大家展示。
然后我们的 prompt 如下，利用 Python 的 f-strings 功能来填入具体数值，并且在 assistant 的结尾加入了 \n<think>，来促使我们的模型开始按要求逐步思考。提示词是用 DeepSeek 翻译的 mini-r1 的提示词，咱们中国人阅读中文的速度更快些。
r1\_prefix = \[
{
"role": "user",
"content": f"使用给定的数字 {numbers}，创建一个等于 {target} 的方程。你可以使用基本算术运算（+、-、\*、/）一次或多次，但每个数字只能使用一次。在 <think> </think> 标签中展示你的思考过程，并在 <answer> </answer> 标签中返回最终方程，例如 <answer> (1 + 2) / 3 </answer>。在 <think> 标签中逐步思考。",
},
{
"role": "assistant",
"content": "让我们逐步解决这个问题。\\n<think>", # 结尾使用 \`<think>\` 促使模型开始思考
},
\]在这里我们会把 prompt 转换为 Qwen 2.5 的提示词模版，让它以更熟悉的方式来接收提示词，并且我们把 让我们逐步解决这个问题。\n<think> 作为模型输出的开头，让它接着续写。用 Python 字典的方式返回样本，这样 TRL 会在调用奖励函数的时候，帮我们把键名设为为对应的参数；另外，TRL 会把模型的多个输出设为 completions。
return {
"prompt": tokenizer.apply\_chat\_template(
r1\_prefix, tokenize=False, continue\_final\_message=True
), # 提示词，continue\_final\_message=True 表示将提示词中的最后一个消息继续到最终的输出中
"target": target,
"nums": numbers,
}map 方法会帮我们把实际的 nums 和 target 填入到 prompt 里，我们根据上面举的例子，来看一个具体的提示词：
将数据集转换为 R1 Countdown 游戏提示词
dataset = dataset.map(lambda x: generate\_r1\_prompt(x\["nums"\], x\["target"\]))举例
nums = \[44, 19, 35\]
target = 98
r1\_prefix = {
"role": "user",
"content": f"使用给定的数字 \[44, 19, 35\]，创建一个等于 98 的方程。你可以使用基本算术运算（+、-、\*、/）一次或多次，但每个数字只能使用一次。在 <think> </think> 标签中展示你的思考过程，并在 <answer> </answer> 标签中返回最终方程，例如 <answer> (1 + 2) / 3 </answer>。在 <think> 标签中逐步思考。",
},
{
"role": "assistant",
"content": "让我们逐步解决这个问题。\\n<think>", # 结尾使用 \`<think>\` 促使模型开始思考
},转换为 Qwen 提示词模版后
prompt = "<|im\_start|>system\nYou are Qwen, created by Alibaba Cloud. You are a helpful assistant.<|im\_end|>\n<|im\_start|>user\n使用给定的数字 [44, 19, 35]，创建一个等于 98 的方程。你可以使用基本算术运算（+、-、*、/）一次或多次，但每个数字只能使用一次。在 <think> </think> 标签中展示你的思考过程，并在 <answer> </answer> 标签中返回最终方程，例如 <answer> (1 + 2) / 3 </answer>。在 <think> 标签中逐步思考。<|im\_end|>\n<|im\_start|>assistant\n让我们逐步解决这个问题。\n<think>" # 模型将在 \n<think> 后续写
我们最后来看一个奖励函数的例子，TRL 将多个模型输出变成一个列表，叫做 completions，并将数据集中的其他内容根据键名传入到对应参数。所以我们需要使用 for 循环遍历所有的 completions，并对每个输出进行判断打分，最后返回每个输出的得分列表 reward 给 GRPO 策略（例如：[0.0, 1.0, 0.0]），让其判断下一步如何调整。
def equation\_reward\_func(completions, target, nums, \*\*kwargs):
"""
参数:
completions (list\[str\]): 生成的输出
target (list\[str\]): 预期的答案
nums (list\[str\]): 可用的数字
返回:
list\[float\]: 奖励分数
"""
# 初始化奖励列表
rewards = \[\]
# 遍历生成的输出、预期的答案和可用的数字
for completion, gt, numbers in zip(completions, target, nums):
... # 进行一些 rewards.append() 操作
return rewardsOK，我们对复现流程的介绍就大致结束了，我们会在文末提供完整的文档，开源我们的复现工作。
训练结果解读
现在我们来看看模型表现出了什么有意思的现象，提前声明，这不是严谨的科学研究，会有很多分析漏洞。首先我们使用了学习率预热和学习率衰减，在训练前期学习率都很大，后期慢慢衰减下来。
对比下面两张图，我们发现模型前期学习输出格式的速度很快，大概 20 到 30 步就能学得很好。但是后来由于我们的思考长度奖励函数，模型的输出长度被拉长，发生严重的重复现象，导致超出 4096 的输出被截断，格式不完整，格式奖励函数的奖励值就大幅下降，后面模型又开始缩短输出，稳定在 300 到 400，又恢复到正确格式。
模型的不断重复输出看着其实挺可怕的，Visual Studio Code 会匹配相同字符并高亮，大家可以看看，右侧红框的缩略图几乎都是重复的回答。
我们发现，模型被鼓励拉长输出的时候，计算正确率也在提升，所以我们有个不严谨的判断，似乎拉长模型输出，能带一定的计算正确率的提升。观察下图可以发现，在 120 步时，模型的输出在越变越长，平均输出长度已经被拉到 400 左右，越来越多的输出已经超过 1000，方程计算正确率也在逐步升高，但是这时已经发生一些重复问题导致格式错误。
其实从上图我们也可以看到 GRPO 已经意识到重复问题带来的奖励值下降，它在 200 步左右开始逐步限制模型输出长度，而这时模型的计算正确率也保持在 0.3 到 0.4 左右。
我们还发现，在训练初期，你会看到比较明显的方程奖励提升，而输出长度不断减小。模型似乎有一种趋向于缩短思考长度的趋势，所以我们引入思考长度奖励函数来对抗这种趋势，我们把它解释为模型计算能力提升之后，就像学霸一眼秒杀题目一样，模型不想输出更多“废话”来解释解题过程。
在训练开始 1 分钟左右，我们就观察到下面的输出，还以为我们重现了 Aha Moment。后来证明其实不是，Qwen 2.5 很喜欢反复试错、验算，反复试错很容易导致上文提及的重复输出问题。
我们发现了另一种语言混用现象，哈哈哈。current n. 电流; adj. 当前的。
所以结论就是，我们没有复现 Aha Moment。其实在观察大量 Qwen 2.5 的输出之后，一种直觉告诉我，可能 Aha Moment 跟模型本身的输出风格相关，网友都说 DeepSeek 文风很锐利、很活泼，但是 Qwen 2.5 给人的感觉总是冷静、平和。简单做了一个不严谨的测试，可能能够佐证这个想法，我要求两个模型用 Aha Moment 的语气跟我说话，再随便回复了一个字，观察两个模型本身对 Aha Moment 的映射是会输出什么。我们另外测试了 Llama 和 MiniCPM，它们的输出风格都跟 Qwen 很接近，试图像说教一样给你做比喻，所以我大胆判断，可能写武侠小说的大模型更容易观察到 Aha Moment。
我们会一同公布模型输出的采样文本文件，大家也可以在里面找到一些我们还没有发现的新奇玩意，欢迎向 Unlock-DeepSeek 团队报告你的发现。
展望
在本文写作前一天，我们发现另一组团队也公开了他们的 Qwen 2.5 7B 的 R1 Zero 复现结果（https://zhuanlan.zhihu.com/p/21290410831），他们也观察到了很多有趣的结果，虽然他们的曲线非常震荡，但是也稍微能看出一点佐证我们观点的证据：似乎拉长模型输出，能带一定的计算正确率的提升。他们的工作非常棒！我们就不用去验证 7B 模型的性能了，非常环保，节能减排。大家也可以追踪观察社区其他小组的复现报告，相信开源社区的力量！
最后嘱咐一些要点，
- Math 模型不太好用，它有固有的数学输出会影响格式奖励，可能需要更长的步长才能纠正，不环保，训了一会我就停了。
- 小于 3B 的模型真不好用，没什么必要再试验了，DeepSeek 官方蒸馏的 1.5B 的推理也很烂，小模型承受了太多它不该承受的东西。我们甚至还在 0.5B 的模型看到了俄语，但是找不到图了。
- 这种训练方式用来规范模型输出格式特别好用。
- Jian Hu 报告 GRPO 有严重震荡问题（https://zhuanlan.zhihu.com/p/14888098807），或许大家可以试试其他算法。
- 如果你的资源充足，可以试试更大的模型，希望在开源社区能够见到大家的新发现。
- TRL 目前的 LoRA 模块有严重 Bug，请不要使用。
- 最后一点，要复现，请用 TinyZero，省钱！
完整文件获取
Unlock-DeepSeek 团队后续会陆续发布更多关于 DeepSeek 相关工作解读的文章（马上就会发布 GRPO 解读文章），敬请关注，我们下次再见！
Unlock-DeepSeek 项目主页：https://datawhalechina.github.io/unlock-deepseek/
Github 仓库：https://github.com/datawhalechina/unlock-deepseek
Gitee 国内仓库：https://gitee.com/anine09/unlock-deepseek
Swanlab 实验数据：https://swanlab.cn/@anine09/datawhale-r1/overview
模型会在晚些时候上传 HuggingFace 和 ModelScope，并在项目中公布，虽然模型本身没什么用。
复现文件在 Datawhale-R1 文件夹。
Unlock-DeepSeek 项目目前并不完善，并且正在快速迭代，请持续关注。
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