Évaluer les compétences en raisonnement des modèles de langage
Une étude sur comment les modèles de langage réalisent des tâches de raisonnement déductif et inductif.
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Table des matières
Le raisonnement, c'est super important pour comprendre et résoudre des problèmes. On peut le diviser en deux grandes catégories : le Raisonnement Déductif et le Raisonnement inductif. Cet article se penche sur comment les modèles de langage avancés, comme ceux développés par les grandes entreprises tech, gèrent ces deux formes de raisonnement. Même si les chercheurs ont beaucoup étudié le raisonnement dans ces modèles, ils mélangent souvent les deux types, ce qui peut créer de la confusion sur leurs compétences.
Comprendre les Deux Types de Raisonnement
Raisonnement Déductif
Le raisonnement déductif, c'est quand on utilise une déclaration ou un principe général pour tirer des conclusions spécifiques. Par exemple, si on sait que tous les humains sont mortels, et qu'on a un cas précis d'humain, on peut conclure que cette personne est aussi mortelle. Ce raisonnement est souvent simple mais dépend beaucoup des infos qu'on a.
Raisonnement Inductif
Le raisonnement inductif fonctionne différemment. On commence par des observations spécifiques et on essaie de formuler une généralisation plus large. Par exemple, si on voit que le soleil se lève chaque matin, on peut conclure qu'il se lèvera toujours le matin. Cette approche consiste davantage à former des schémas et peut impliquer plus d'incertitudes.
Le Défi avec les Modèles de Langage
Les modèles de langage avancés comme GPT-3 et ChatGPT montrent des capacités impressionnantes dans diverses tâches, mais leurs défis peuvent varier selon le type de raisonnement. Alors qu'on s'est beaucoup concentré sur leur raisonnement déductif, moins d'attention a été portée à leur raisonnement inductif. Ça soulève la question : ces modèles sont-ils meilleurs dans un type de raisonnement par rapport à l'autre ?
Enquêter sur les Compétences en Raisonnement
Pour en savoir plus, il est important de tester ces modèles de manière à mettre en avant chaque type de raisonnement. En concevant soigneusement des tâches qui équilibrent les deux types de raisonnement, on peut mieux comprendre où chaque modèle excelle ou a des difficultés.
Mise en Place Expérimentale
Dans notre étude, on a créé un ensemble de tâches axées sur le raisonnement déductif et inductif. La principale différence dans ces tâches est de savoir si les modèles reçoivent des exemples directs ou s'ils doivent déduire des infos à partir des données fournies.
Tâches Déductives
Dans les situations déductives, les modèles reçoivent des correspondances claires entre un input et un output. Par exemple, s'ils ont une formule, ils devraient être capables de l'appliquer pour résoudre un problème correctement. Ça teste leur capacité à suivre des instructions basées sur des règles claires.
Tâches Inductives
À l'inverse, les tâches inductives présentent au modèle des exemples, mais pas les règles exactes. Par exemple, s'ils reçoivent des données, le modèle doit déterminer la fonction ou le schéma sous-jacent sans qu'aucune correspondance claire soit fournie. C'est là que la capacité du modèle à généraliser à partir d'exemples est vraiment mise à l'épreuve.
Résultats
Forces en Raisonnement Inductif
À travers nos expériences, on a trouvé que les modèles montraient souvent des capacités remarquables en raisonnement inductif. Quand ils n'avaient que quelques exemples, ils pouvaient souvent deviner avec précision la fonction sous-jacente. Dans de nombreux cas, les modèles ont atteint une très haute précision, montrant une forte performance dans ce domaine.
Faiblesses en Raisonnement Déductif
D'un autre côté, nos résultats révèlent une lutte notable avec le raisonnement déductif. Quand les modèles devaient appliquer des règles sans exemples, surtout dans des tâches complexes, ils échouaient souvent à bien suivre. Ça suggère qu'ils peuvent identifier des schémas, mais qu'ils ont du mal à appliquer des règles quand on ne leur donne pas d'instructions ou d'exemples spécifiques.
Comparaisons des Tâches
Dans plusieurs tâches que nous avons étudiées, nous avons comparé les capacités des modèles dans les tâches de raisonnement déductif et inductif. Les modèles ont systématiquement mieux performé dans les tâches axées sur le raisonnement inductif, atteignant souvent des résultats presque parfaits. En revanche, leurs capacités en raisonnement déductif étaient beaucoup plus faibles, surtout dans les tâches qui nécessitaient de déduire ou d'appliquer des règles sans exemples directs.
Analyse des Résultats
Le Rôle des Exemples
Un aspect clé de nos résultats est à quel point les exemples sont cruciaux pour les modèles de langage. Dans les tâches conçues pour tester le raisonnement inductif, fournir des exemples a considérablement amélioré les performances. Ça suggère que ces modèles s'appuient beaucoup sur l'apprentissage par le contexte, ce qui les rend habiles à généraliser à partir d'infos limitées.
La Complexité des Tâches Déductives
Les tâches déductives se sont révélées complexes pour les modèles. Souvent, ils ne pouvaient pas appliquer les règles efficacement, surtout dans des scénarios inconnus. Ça laisse à penser qu'il y a une limite à leur capacité à raisonner déductivement lorsqu'ils sont confrontés à des situations nouvelles qui n'ont pas fait partie de leur entraînement.
Implications pour la Recherche Future
Ces résultats montrent qu'il faut approfondir la manière dont les modèles de langage peuvent améliorer leurs compétences en raisonnement déductif. Cela soulève d'importantes questions sur la façon dont ces modèles apprennent et appliquent leurs capacités de raisonnement. Combler les lacunes dans leur performance pourrait mener à des modèles meilleurs qui peuvent gérer les deux types de raisonnement plus efficacement.
Conclusion
En résumé, notre exploration montre que bien que les modèles de langage excellent en raisonnement inductif, ils rencontrent d'importants défis en raisonnement déductif. Comprendre ces forces et faiblesses est essentiel pour améliorer les futurs modèles et renforcer leur capacité à raisonner efficacement dans diverses tâches. Cet axe va finalement mener à des modèles de langage plus capables et polyvalents, comblant le fossé entre le raisonnement humain et l'intelligence artificielle.
Directions Futures
Pour bâtir sur notre recherche, il faut d'autres études pour non seulement améliorer les capacités de raisonnement déductif des modèles de langage, mais aussi mieux comprendre les processus sous-jacents impliqués. Ça pourrait inclure des tests plus nuancés, des ajustements de formation et l'incorporation d'outils de raisonnement externes pour améliorer les performances.
Applications Pratiques
Les insights tirés de cette recherche ont des implications pratiques pour divers domaines où la capacité de raisonnement est cruciale. Que ce soit dans l'éducation, la santé ou le service client, faire avancer les capacités de raisonnement des modèles de langage peut conduire à une meilleure assistance, un traitement d'infos plus précis et une interaction améliorée avec les utilisateurs.
Dernières Pensées
À mesure que la technologie continue d'évoluer, évaluer et améliorer les capacités de raisonnement des modèles de langage sera primordial. En affinant notre compréhension de leurs forces et faiblesses, on peut progresser vers la création d'une IA qui reflète davantage le raisonnement humain. Ce parcours bénéficiera non seulement à la technologie mais enrichira aussi nos interactions avec des systèmes intelligents dans la vie quotidienne.
Titre: Inductive or Deductive? Rethinking the Fundamental Reasoning Abilities of LLMs
Résumé: Reasoning encompasses two typical types: deductive reasoning and inductive reasoning. Despite extensive research into the reasoning capabilities of Large Language Models (LLMs), most studies have failed to rigorously differentiate between inductive and deductive reasoning, leading to a blending of the two. This raises an essential question: In LLM reasoning, which poses a greater challenge - deductive or inductive reasoning? While the deductive reasoning capabilities of LLMs, (i.e. their capacity to follow instructions in reasoning tasks), have received considerable attention, their abilities in true inductive reasoning remain largely unexplored. To investigate into the true inductive reasoning capabilities of LLMs, we propose a novel framework, SolverLearner. This framework enables LLMs to learn the underlying function (i.e., $y = f_w(x)$), that maps input data points $(x)$ to their corresponding output values $(y)$, using only in-context examples. By focusing on inductive reasoning and separating it from LLM-based deductive reasoning, we can isolate and investigate inductive reasoning of LLMs in its pure form via SolverLearner. Our observations reveal that LLMs demonstrate remarkable inductive reasoning capabilities through SolverLearner, achieving near-perfect performance with ACC of 1 in most cases. Surprisingly, despite their strong inductive reasoning abilities, LLMs tend to relatively lack deductive reasoning capabilities, particularly in tasks involving ``counterfactual'' reasoning.
Auteurs: Kewei Cheng, Jingfeng Yang, Haoming Jiang, Zhengyang Wang, Binxuan Huang, Ruirui Li, Shiyang Li, Zheng Li, Yifan Gao, Xian Li, Bing Yin, Yizhou Sun
Dernière mise à jour: 2024-08-06 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2408.00114
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2408.00114
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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