Think in Games
Agent · arXiv 2025 · 2508.21365v1

Think in Games:把「这一刻该推哪路」变成一道能自动打分的语言题

传统 RL 智能体「知道怎么做」却说不清为什么,LLM「知道为什么」却在盘面里做不出动作。 论文用王者荣耀(HoK)真实对局把两者的目标压成同一个:给定 JSON 盘面,先在 <think> 里写分析,再在 <answer> 里选出 40 个宏动作中的 1–2 个; 专家动作只用来打二值分,GRPO 组内比较后回传。

Yi Liao, Yu Gu, Yuan Sui 等 8 人 · Tencent · 无公开代码仓库 arXiv 2508.21365 ↗ v1 HTML ↗
TL;DR · 30 秒抓住核心

这篇的「任务」很简单:动作预测——看主玩家此刻的盘面,说出他会做的 1–2 个宏动作(§2.2 称 K=40,附录 Table 5 实际列 id 0–43 共 44 项,id 25 = Enemy High-ground Minions 推断:K=40 与 44 项并存于原文,此处只并列、不裁断)。 难点不在分类器,而在动作是人可以写理由、机器可以判对错的离散标签,于是整个 RL 决策被重写成「结构化语言生成」。

训练分两段:SFT 数据蒸馏自 DeepSeek-R1(§4.2),让模型先学会「看盘面 → 写分析 → 给动作」的格式; 再上 GRPO(§3.2、附录 C),奖励是 答案集合与专家动作集合完全相等的二值信号,不加格式奖励,也不训奖励模型。

结果在离线动作预测上:Qwen-2.5-32B 只用 GRPO 160 步,从 66.67% 到 86.84%(+20.17 个百分点);Qwen-3-14B 经 SFT+GRPO 2000 步到 90.91%,比 DeepSeek-R1 的 86.67% 高 4.24 个百分点。 但不是越训越好、也不是越多阶段越好——14B 在 480 步反而只有 77.92%(见 06)。

90.91%
Qwen-3-14B + SFT + GRPO(2000 步)动作预测准确率
高于 DeepSeek-R1 的 86.67%
+20.17 pp
Qwen-2.5-32B + GRPO(160 步)相对基线的绝对点差
86.84 − 66.67
40 个宏动作
动作空间规模(正文 §2.2 称 K=40)
附录 Table 5 实际列 id 0–43 共 44 项
01

会背攻略不等于会打:缺的是「在哪个盘面上做什么」

读完这一节要明白:论文要的不是更强的分类器,而是把决策题目写成「可写理由、可判对错」的样子。

论文开头给了一个很具体的例子(§1):LLM 从攻略里学得到「不要推线太深」,但「太深」的边界只能从实际对局里摸出来。 作者把这条差距命名为陈述性知识 vs 程序性知识——前者来自文本,后者只能来自与环境的交互。

传统 RL 智能体

知道怎么做,说不出为什么

§5 原文:「their decision-making processes are typically opaque」。同时依赖大量领域工程与训练量,换环境难迁移。

通用 LLM

说得清原理,盘面上做不出

§1:知识是静态的、来自网页,不是来自与游戏环境的直接交互;prompt 里塞攻略也「does not fundamentally transform declarative knowledge into procedural understanding」。

要弥合它,需要一个动作空间干净、反馈明确的场地。论文选了 MOBA(王者荣耀),并把动作抽象成 40 个宏动作:不是按哪个键,而是「打小龙 / 守中路塔 / 在中路抱团」这类团队目标(§2.2、Table 5)。 这一层抽象同时解决两件事:LLM 不用学手速,专家动作可以当标签,奖励可以写成一条规则。

一句定义

任务:f : (st, it) ↦ (at, ct)

输入当前盘面 st(JSON)与指令 it,输出动作集合 at ⊆ A(1–2 个)与推理链 ct(§2.3)。评估就是看 at 与专家动作对不对得上。

注意一个容易忽略的限定:动作是非互斥的(Table 1 提示词:「从不互斥的候选选项中选出最接近的1-2个建议」)。所以这道题本质是「预测一个 1–2 元动作集合」,而不是「在 40 选 1 里挑一个」。

02

前人两条路都只走了一半:一条会做不能说,一条能说不会做

本节对照的是论文 §1、§5 自己划的两条线,以及论文对 DeepSeek-R1 的预实验(附录 B)。

搜索 / 启发式 / RL

行为对,过程不透明

§1:搜索算法、手工启发式和 RL 在各自环境里成绩亮眼,但「rely on extensive domain-specific engineering and require massive amounts of training」,且过程「typically opaque」。

卡点:策略不是用语言写出来的,也就无法让人检查理由,更难直接迁移到新环境。

直接用通用 LLM(含 DeepSeek-R1)

懂机制,但没吃过对局

附录 B 对 DeepSeek-R1 的预实验列了两条限制:(1) Efficiency——模型太大,难以保证实时场景的响应;(2) Performance ceiling——分析能力「relies on the combination of data and strategy guides」,例如「avoid pushing the lane too far」里的「too far」需要实际经验。

卡点:上限由攻略文本决定,而不是由盘面交互决定;可惜论文没有给出这段预实验的量化数据。

论文的位置在两者中间:保留 RL「从反馈里学」的骨架(GRPO,附录 C 称 PPO 在高方差奖励与信用分配上吃力,GRPO 用组内相对优势缓解),把动作与解释都交给 LLM 用语言写完, 并用一件传统 RL 很难做的事打分段——把「专家做了什么」当成唯一的判卷人。

和标准 GRPO 的差别

附录 C 列了三条改动

  • 奖励换成针对宏动作对错的规则二值奖励,不用人类偏好、不训神经奖励模型;
  • 动作空间压成有限可解释集合,简化奖励计算与评估;
  • 去掉格式奖励,理由是「our model demonstrates strong structural adherence by design」。
03

核心两式(Eq. 4 奖励、Eq. 1 优势):二值奖励,加组内标准化

读完这节要能自己算出一组 G 个回答各自的优势值,并知道这个得分机制看不见什么。

奖励函数(Eq. 4,§3.2):

rt = 1  if  Ât = At*      rt = 0  otherwise
Eq. 4 · 预测动作集合与专家动作集合(来自 replay 数据)完全一致得 1,否则 0;没有部分得分

优势(Eq. 1,§3.2):

Âi,t = ( ri − mean(r) ) / std(r)
Eq. 1 · 同一盘面采样 G 个回答,用组内均值与标准差把 0/1 奖励压成相对分数

然后把 Â 塞进带 clip 和 KL 惩罚的 GRPO 目标(Eq. 3):裁掉过大的概率比更新,再用 Eq. 2 的近似 KL 拉回参考模型。 注意 Eq. 1 没有写 std(r) 的分母口径——本页交互统一用总体标准差(÷G),手算块与 JS 同口径。

交替几位,拼一个自定义奖励序列(点击切换 0 / 1):

本轮读出
只看整体:不同正确率下的平均优势绝对值

每个组合用「前 w 位正确」的奖励序列计算,均值 = w/G,均值绝对优势 = 平均 |Â|。在 0 和 1 之间的重叠区,|Â| 很会缩小; 奖励二值化的代价就在这里:它只衡量「是否与专家动作集合相同」,不衡量动作在比赛中的好坏。 推断(依据:Eq. 4 仅比较与 replay 标签是否相等,§3.2 与附录 C 均未引入胜负或终局奖励)。

手算两组:G=8 时每个回答的优势总体标准差(÷G),与上方交互逐位一致

A 组:奖励序列 r = [1,0,0,0,0,1,1,0](3 个 1,5 个 0)

  • mean = 3 / 8 = 0.375
  • 总体方差 = [3 × (1−0.375)² + 5 × (0−0.375)²] / 8 = [3 × 0.390625 + 5 × 0.140625] / 8 = 1.875 / 8 = 0.234375
  • std = √0.234375 = 0.4841
  • 正确回答:Â = (1 − 0.375) / 0.4841 = 1.291;错误回答:Â = (0 − 0.375) / 0.4841 = −0.775
  • 若改用样本标准差(÷(G−1)),std = 0.5175,优势变成 1.208 / −0.725——本页不用这个口径。

B 组:奖励序列 r = [1,1,0,1,1,0,1,1](6 个 1,2 个 0)

  • mean = 6 / 8 = 0.750
  • 总体方差 = [6 × 0.25² + 2 × 0.75²] / 8 = [0.375 + 1.125] / 8 = 0.1875
  • std = √0.1875 = 0.4330
  • 正确回答:Â = 0.25 / 0.4330 = 0.577;错误回答:Â = −0.75 / 0.4330 = −1.732

边界:G=16 且全部正确或全部错误时 std = 0,交互把优势记为 0.000;原文没有写这时 GRPO 如何处理,这一步是页面自定的保护,不是论文规则。

交互覆盖了什么、没覆盖什么按 SPEC §1.3-G 列出分支
  • 覆盖:Eq. 1 的组内均值、总体标准差与逐回答优势;Eq. 4 的 0/1 奖励(用点击或预设序列表示奖励取值)。
  • 未覆盖:Eq. 3 的 clip 目标、Eq. 2 的 token 级 KL、生成过程本身、动作集合的相等判定法则——论文只说 Ât = At*,没有写清当两边的动作数不同(1 个 vs 2 个)时如何判等。
  • 因此交互是简化模拟,不是对训练循环的复现。
04

数据靠重标注变密,训练靠两段接力

读完这节要知道训练信号从哪来、每段各用了多少步,以及硬件规模。

数据:专家对局 + 重标注,每分钟抽一帧

注意粒度:Lfill、Loverwrite 的取值、优先级函数里的 criticality / time_window / game_impact 权重,原文都未给出数值。

训练:SFT 学格式,GRPO 学对错

SFT

蒸馏 DeepSeek-R1 的推理

§4.2:SFT 训练数据从 DeepSeek-R1「distill」,用 Megatron-LM 训练。目标是拿到「看盘面 → 写 <think> → 给 <answer>」的格式与推理习惯。

GRPO

拿真实对局打分

§4.2:online RL 阶段用 §3 采集的真实对局,OpenRLHF 实现 GRPO。论文称 T 为「online RL」,但数据是 replay 里的专家动作,不是与游戏引擎实时交互(见 07)。

模型GRPO 步数上限(§4.2)Table 2a 报告点
Qwen-2.5-14Bup to 700360 / 480 / 600
Qwen-2.5-32Bup to 160160
Qwen-3-14Bover 2,000400 / 2000

上表为 §4.2 与 Table 2a 的转录。步数随模型不同是作者明说的「Due to computational constraints」;论文没有解释为什么不是每个模型都报同一组步数。

工程设定(§4.1):4 台服务器 × 8 张 NVIDIA H20(96 GB);prompt_max_len = 8192,generate_max_len = 2048。组大小 G、采样温度、学习率等 GRPO 超参原文未给出。

通用能力方面,Table 2 用 Ape210K、SchoolChinese、MMLU、Ceval、CharacterEval、BBH、IfEval 七项检查是否遗忘——数据已转录进 06 节。

05

一条数据的生命周期:从一帧盘面到一个优势值

把 §3.1、§3.2 和 Figure 1 的流程按时间顺序串起来。

① 真实对局 匿名化 · 胜负各半 主玩家动作 = 真值 ② 重标注 L_fill 向前回填 L_overwrite 按优先级覆盖 ③ 抽帧 每分钟随机 1 帧 §3.1.1 ④ 同一盘面 × G <think>…</think> <answer>a, b</answer> G 个回答各自得 r ∈ {0,1} ⑤ GRPO 更新 Â = (r − mean)/std clip + KL 惩罚 更新 πθ 下一批盘面 → 下一组采样(不是训练到布告栏里,训练数据已是固定 replay) SFT 平行支路:DeepSeek-R1 生成/蒸馏的训练样本 → 先用 SFT 学格式 → 再进 ⑤;Table 2a 中 32B 只有 GRPO(steps=160),14B 有 SFT / GRPO / SFT+GRPO 三种组合。
根据 §3.1(重标注与抽帧)、§3.2 与论文 Figure 1 的文字说明整理;Figure 1 原图未转录,此处是流程重画,不是对原图的复制。

推理时没有 GRPO 的那一圈:盘面 JSON + Table 1 的中文提示词 + 40 个候选动作 → 一条 <think> + <answer>。 论文 §4.1 提到评估时会「re-sample a subset of examples and slightly modify the output format」来防止数据泄漏,但没说改了哪些格式。

06

训练确实在涨,但不是单调涨:14B 在 480 步反而更低

本节所有数字来自 Table 2a(动作预测准确率,保留两位小数的原文写法);差异均以百分点(pp)标注绝对差,括号内给相对差。

基线 / 只 GRPO SFT + GRPO(本文)
同组读数
模型 / 方法(Table 2a)准确率 %
QwQ-32B(参照)75.22
Deepseek-R1(参照)86.67
Qwen-2.5-32B66.67
Qwen-2.5-32B + GRPO(本文,steps=160)86.84
Qwen2.5-14B53.25
Qwen2.5-14B + SFT70.13
Qwen2.5-14B + GRPO(steps=360)79.22
Qwen2.5-14B + SFT + GRPO(本文,steps=480)77.92
Qwen2.5-14B + SFT + GRPO(本文,steps=600)83.12
Qwen-3-14B82.89
Qwen-3-14B + SFT + GRPO(本文,steps=400)85.71
Qwen-3-14B + SFT + GRPO(本文,steps=2000)90.91

上表逐行转录自 Table 2a(原文按模型分块,这里保留原顺序)。QwQ-32B 与 Deepseek-R1 是参照行,不属于本文训练结果。

通用能力(Table 2)的转录如下——论文结论是「preserves, and in some cases slightly improves」:

模型ape_210kSchoolChineseMMLUCevalCharacterEvalBBHIfEval
Qwen2.5-14B79.095.776.276.73.0560.764.8
Qwen2.5-14B+SFT+GRPO78.895.876.376.23.0461.364.9
Qwen3-14B93.591.680.383.13.0165.865.8
Qwen3-14B+SFT+GRPO94.191.380.482.83.0166.965.3
Qwen2.5-32B84.098.183.287.73.1367.585.8
Qwen-2.5-32B + GRPO85.097.983.587.43.1369.785.3

原文特别提到「a consistent improvement in the logical reasoning task (BBH)」——但与原文的「consistent」并列看,Ceval、CharacterEval、IfEval 多项训练后下降,例如 Ceval 76.7 → 76.2、IfEval 85.8 → 85.3。

错误分布(Figure 2b):一个方向上的变化

Figure 2b 的雷达图(原图为位图,本页未转录各轴数值)对比 Qwen-2.5-32B、DeepSeek-R1、Qwen-2.5-32B + GRPO 的 5 类错误,图例只有三种颜色,没有区分 GRPO 的步数。肉眼可读的趋势是:GRPO 模型在 Situational Misjudgement、Spatio-Temporal Miscoordination 与 Basic Game Knowledge Errors 三轴上均比基线更靠内。推断(依据:审稿人 450dpi 读图估计,Basic Game Knowledge Errors 轴 GRPO ≈2、基线 ≈3;图仅作示位,无点值)。

问答任务(Table 3)

模型Game-state Strong RelatedGame-state Weak Related
012012
Deepseek-R117.14%25.71%57.14%3.70%16.67%79.63%
Qwen-2.5-32B31.43%38.57%30.07%34.78%26.09%39.13%
Qwen-2.5-32B + GRPO(steps=160)21.43%38.57%40.00%28.89%33.33%37.78%

评分 0 = Incorrect,1 = Partially Correct,2 = Correct(Table 3 表注)。「Strong Related」的 2 分数在 GRPO 后为 40.00%,仍低于 R1 的 57.14%;「Weak Related」的 2 分数 37.78%,低于 R1 的 79.63%。

07

它考的是「像专家」,不是「比专家强」,也不是「在线」

论文自己在 §7 列了四条限制,下面再补三条从数据里能读出来的。

限制 1 · §7

依赖底座模型

原文:「The effectiveness of TiG is inherently tied to the capabilities of the underlying LLM backbones.」复杂或实时场景下底座的短板会直接变成策略的短板。

限制 2 · §7

只在数字游戏里验证

原文:「The generalizability of TiG to other interactive domains—such as robotics or real-world tasks—remains to be thoroughly investigated.」论文全部实验只在王者荣耀完成。

限制 3 · §7

样本效率仍不是免费的

原文:「it still requires a substantial amount of environment interaction. This requirement may be prohibitive in scenarios where data collection is expensive or time-consuming.」注意:这里的交互来自 replay 数据,而非与引擎实时交互。

限制 4 · §7

理由未必忠实

原文:「In some cases, these explanations may not fully or accurately reflect the underlying decision-making process.」<think> 是联合生成的文本,不是对内部计算的审计。

补充 5 · 奖励设计

目标是模仿,不是赢

Eq. 4 只有「与专家动作集合是否相等」这一个信号,没有胜负、没有终局奖励,也没有对「理由写得好不好」的单独评分。模型学的是跟专家一致;能否超越专家或发现新策略,论文没有实验回答。

补充 6 · 标签质量

重标注 + 每分钟一帧会丢失盘面粒度

真值先经过回填与优先级覆盖,再每分钟抽一帧;动作集合是否「相等」又要精确比较。这两步都会把「玩家本来做什么」压成更粗的标签。Lfill、Loverwrite 未给数值,无法估计这种压缩的影响。

补充 7 · 训练曲线

步数与准确率不是单调关系

Table 2a 中 14B 的 480 步(77.92%)低于 360 步纯 GRPO(79.22%),而 3-14B 400 步(85.71%)到 2000 步(90.91%)才拉开。训练步数、checkpoint 选择和样本量对最终数字的影响在论文中没有被分离。

一句话:TiG 的卖点是「用语言写出决策 + 用规则自动判卷」,在离线动作预测上确实能把 14B 顶到超过大模型;但它不改变「监督来自专家」这个前提,也不等于在线交互训练。