大型语言模型中忠实思维链路推理的困难性

Jun, 2024

大型语言模型中忠实思维链路推理的困难性

On the Hardness of Faithful Chain-of-Thought Reasoning in Large Language Models

Sree Harsha Tanneru, Dan Ley, Chirag Agarwal, Himabindu Lakkaraju

TL;DR大语言模型（LLM）在关键领域，如医疗保健中得到越来越多的应用，为了确保这些模型生成的链式思维（CoT）推理能够忠实地捕捉其基本行为，我们探索了三种常用方法 —— 上下文学习、微调和激活编辑 —— 来指导 LLM 的行为，以提高 CoT 推理的准确性，然而我们的实证分析表明：这些方法在提高 CoT 推理的准确性方面取得的成果有限，只在受控情境中略有性能提升，激活编辑几乎没有成功，而微调和上下文学习的改进效果仅在部分推理和真实问答评估中表现出来，总结来说，我们的工作强调了从 LLMs 中获取准确 CoT 推理的困难性，提示当前的方法可能无法解决这一复杂挑战。

Abstract

As large language models (LLMs) are increasingly being employed in real-world applications in critical domains such as healthcare, it is important to ensure that the Chain-of-Thought (CoT) reasoning generated by these models faithfully captures their underlying behavior. While LLMs are

large language models chain-of-thought reasoning in-context learning fine-tuning activation editing

发现论文，激发创造

走向忠实的思维链条：大型语言模型正在架设推理桥梁

大型语言模型（LLMs）存在严重的不忠实的思维链 (CoT) 问题。本文首先从 CoT 步骤的粒度研究 CoT 忠实性问题，确定了集中式推理和分布式推理两种推理范式，并发现它们与忠实性的关系。随后，我们对环境、CoT 和答案之间的因果关系进行了联合分析。结果证明，当 LLM 预测答案时，它可以从上下文中回忆起 CoT 中缺失的正确信息，导致不忠实的问题。最后，我们提出了推理桥接方法来缓解这个问题，其中我们使用归因方法来作为 CoT 生成的提示并根据其语义一致性和归因分数过滤噪声 CoTs。大量实验证明我们的方法有效地减轻了不忠实的 CoT 问题。

May, 2024

链条思维推理中的忠实性测量

在大型语言模型中，通过分析模型预测的变化，研究发现 Chain-of-Thought 推理在某些任务中对答案预测的条件具有较大影响，但随着模型规模的增大，模型对大多数任务的推理越来越不可信，因此建议在选择模型规模和任务时谨慎使用 Chain-of-Thought 推理。

Jul, 2023

忠实的串联思考推理

提出 Faithful CoT 框架以实现准确性和真实性的协同作用，通过将推理任务分解为翻译和问题求解两个阶段，使用 LM 和确定性求解器分别实现。在 10 个推理数据集上进行比较并展示 Faithful CoT 框架的优越性。

Jan, 2023

带思维链的 LLMs 是非因果推理者

该研究探讨了大型语言模型中思维链（CoT）在推理中的作用，通过因果分析发现模型与人类推理过程之间存在差异，并揭示了模型中影响因果结构的因素。

Feb, 2024

大型语言模型是推理教师

本研究提出了 Fine-tune-CoT 方法，该方法利用非常大的语言模型以生成推理样本并通过微调来教授较小的模型，从而在较小的模型中实现了大量的推理能力优化。

Dec, 2022

通过潜变量推断训练思维链

大型语言模型通过使用 ``思维链 '' 提示以逐步解决问题的方式更准确地解释，一种监督微调的方法是通过使用可调参数的梯度上升来最大化标记训练集中正确答案的平均对数似然。然而，我们提出了一种微调策略，尝试通过使用思维链提示最大化生成正确答案的`` 边际 '' 对数似然，大致平均所有可能的解释。我们使用受自学习推理器、备忘录式唤醒 - 休眠、马尔可夫性分数爬升和持续对比散度启发的简单马尔可夫链蒙特卡罗 - 期望最大化 (EM) 算法来解决条件于正确答案的解释后验分布的采样问题，并采用一种新颖的控制变量技术，随着模型的改进，将逐渐降低梯度估计的方差。将我们的技术应用于 GSM8K 和 BIG-Bench Hard 中的任务，我们发现这种 MCMC-EM 微调技术通常比 STaR 或带有或不带有思维链提示的微调方法在留存样例上提高模型准确性。

Nov, 2023

语言模型并不总是说他们想的：链状思维提示中的不忠实解释

本研究发现 Large Language Models 的 Chain-of-Thought Reasoning （思维的串联过程）能够提供合理的解释，但有时会受到输入偏见的影响而误导我们对模型预测的真实原因的认识，这可能导致人们过度信任 LLMs 的预测结果，因此有必要针对模型解释的忠实度进行有针对性的评估和改进，特别是在社会偏见问题方面。

May, 2023

基于知识驱动的协同训练：探索 LLMs 中的忠实推理与知识密集型问答

通过与外部知识的交互，我们提出了一个名为知识驱动的思路连贯（KD-CoT）的框架，以验证和修改语言模型的推理过程，以缓解幻觉和错误传播，尤其在回答知识密集型任务时。

Aug, 2023

验证和编辑：一种知识增强的思维链框架

本文提出了一种用于 CoT 提示的 Verify-and-Edit 框架，通过使用外部知识来编辑推理链以提高其准确性，改善了大语言模型中存在的缺陷，实现了在多个开放型问题回答任务中的准确度提升。

May, 2023

CoF-CoT：面向多域 NLU 任务的粗到细思维链路提示技术增强大型语言模型

我们提出了一种粗细链式思维（CoF-CoT）方法，将自然语言理解任务分解为多个推理步骤，以便大型语言模型学习获取和利用解决不同粒度任务所需的关键概念，并利用基于语义的抽象意义表示（AMR）结构化知识作为中间步骤，捕捉话语的细微差别和多样性结构，并理解它们的不同层次之间的联系。我们的方法在零样本和少样本多领域设置下，证明了对大型语言模型在多粒度自然语言理解任务中的辅助作用。

Oct, 2023