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Avancement de la génération de code pour un meilleur raisonnement

Cette recherche se concentre sur la génération de pseudo-programmes pour améliorer les tâches de raisonnement dans les modèles.

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Ces derniers temps, il y a eu beaucoup de progrès dans l'entraînement des modèles pour générer du code au lieu de langage naturel. Cette approche vise à s'attaquer à diverses tâches qui nécessitent des capacités de raisonnement et de résolution de problèmes. Bien que la génération de code ait bien fonctionné pour des tâches structurées comme les calculs mathématiques, il y a des défis quand il s'agit de l'appliquer à des tâches qui nécessitent une compréhension plus nuancée, comme le raisonnement de bon sens ou les interactions sociales.

Le but de cette recherche est d'améliorer la façon dont les modèles peuvent générer et exécuter du code pour diverses tâches de raisonnement. L'objectif est de permettre aux modèles de générer des pseudo-programmes et ensuite d'émuler leur exécution. Cette approche permet aux modèles de traiter une plus grande variété de tâches de raisonnement, y compris celles qui sont moins simples.

Objectifs et méthodologie

Le but central de ce travail est d'apprendre aux modèles à produire leurs propres pseudo-programmes. Ces programmes sont essentiellement des Scripts Python où certaines parties ne sont pas entièrement définies. La méthode comporte trois étapes principales :

  1. Entraînement du modèle : Le modèle apprend à générer ces pseudo-programmes en fonction des instructions données.
  2. Émulation de l'exécution : Après avoir généré le programme, le modèle est également formé pour imiter comment ces programmes fonctionneraient, y compris remplir les parties manquantes en fonction de ce qu'il sait.
  3. Recherche des programmes optimaux : Le modèle peut parcourir plusieurs programmes générés pour trouver celui qui fonctionne le mieux pour une tâche spécifique.

En utilisant ces stratégies, nous visons à améliorer les capacités de raisonnement des modèles pour des tâches traditionnelles et celles qui nécessitent des formes de raisonnement plus flexibles.

Amélioration des capacités de raisonnement

Bien que de nombreux modèles existants excellent à générer des programmes pour des tâches avec une logique claire (comme le tri ou des opérations mathématiques), il est moins évident comment appliquer la génération de code aux tâches de raisonnement plus douces. Cela pourrait inclure des questions qui nécessitent de comprendre le contexte, les émotions ou les indices sociaux.

Pour y remédier, notre approche implique la création d'un ensemble de données qui fournit des exemples de tâches couplées avec des programmes Python. L'idée est de transformer un ensemble de données standard en un qui prenne en compte à la fois les instructions et le code nécessaire.

Création de l'ensemble de données

L'ensemble de données utilisé dans cette recherche est basé sur des ensembles d'instructions existants. Le processus de création de cet ensemble de données implique plusieurs étapes :

  1. Conversion des instructions : Chaque instruction de l'ensemble de données original est transformée en un programme Python correspondant. Cela inclut la définition de la manière dont les entrées doivent être traitées et à quoi ressemblent les sorties attendues.

  2. Génération de plans : Après avoir converti les instructions, le modèle crée un plan de haut niveau pour exécuter la tâche. Ce plan est censé s'appliquer largement à divers entrées, pas juste un exemple unique.

  3. Création du programme : Enfin, le plan est transformé en un script Python. Ce script contient des espaces réservés pour les fonctions qui doivent être remplies plus tard.

Ce processus assure que notre ensemble de données est adaptable et peut être utilisé pour former des modèles efficacement.

Optimisation des programmes

Une fois qu'un modèle peut générer des programmes, le prochain défi est de déterminer quel programme fonctionne le mieux pour une tâche spécifique. C'est là qu'intervient l'optimisation des programmes.

Le modèle peut générer plusieurs programmes pour la même tâche et évaluer leurs performances par rapport à un ensemble d'exemples. En comparant les résultats, le modèle peut sélectionner le programme qui donne les meilleurs résultats. Cette stratégie permet l'application d'un seul programme à travers différentes instances d'une tâche, ce qui peut faire gagner du temps et des ressources.

Mise en place expérimentale

Dans nos expériences, nous avons affiné divers modèles pour évaluer leurs performances sur une gamme de tâches de raisonnement. Nous voulions voir comment notre nouvelle méthode se comportait par rapport aux modèles traditionnels qui s'appuient sur des instructions textuelles simples.

L'entraînement impliquait l'utilisation d'un ensemble d'exemples où les modèles devaient générer puis exécuter du code. Nous avons évalué leur performance à l'aide de métriques qui mesurent à quel point ils ont complété les tâches assignées avec précision.

Évaluation des performances

Après avoir formé les modèles, nous avons réalisé une série de tests pour comparer leur efficacité. Les tests comprenaient une grande variété de tâches, allant de l'arithmétique de base à des scénarios de raisonnement plus complexes.

Résultats

Les résultats des expériences ont montré que nos modèles surpassaient significativement les modèles traditionnels sur de nombreuses tâches. Notamment, pour les tâches nécessitant une approche programmatique, nos modèles ont montré des améliorations notables.

De plus, nous avons constaté que lorsque nous permettions au modèle de choisir parmi plusieurs programmes générés, il choisissait généralement celui qui performait le mieux pour la tâche à accomplir. Cela indiquait l'efficacité de notre méthode d'optimisation.

Compréhension des limites

Malgré les résultats prometteurs, il y avait des limites à notre approche. Dans certains cas, les modèles avaient du mal à émuler l'exécution réelle du code généré. Cela pouvait mener à des malentendus et à des résultats incorrects, en particulier dans des tâches de raisonnement complexes.

De plus, la sécurité et la fiabilité des modèles dans des scénarios réels sont une préoccupation. Bien qu'ils puissent bien performer dans des tests contrôlés, il n'y a aucune garantie qu'ils traiteront chaque tâche correctement en pratique.

Directions futures

Il y a un besoin de recherches continues dans ce domaine. Un domaine crucial est d'améliorer la façon dont les modèles gèrent l'exécution de leur propre code. Trouver de meilleures façons d'assurer l'exactitude lors de l'émulation de code sera essentiel pour des applications plus larges.

De plus, il y a un potentiel d'élargir le domaine de tâches que ces modèles peuvent aborder. En incluant des exemples plus variés dans les données d'entraînement, nous pourrions débloquer encore plus de capacités de raisonnement.

Conclusion

En résumé, notre travail démontre une approche prometteuse pour améliorer les capacités de raisonnement à travers la génération de code et l'émulation. En se concentrant sur la génération de pseudo-programmes et l'optimisation de leur exécution, nous pouvons traiter efficacement une plus large gamme de tâches de raisonnement.

À mesure que le domaine évolue, il sera essentiel d'aborder les limites et d'assurer que ces modèles peuvent fonctionner de manière fiable dans des situations diverses. Le chemin pour améliorer la manière dont les modèles raisonnent à travers le code ne fait que commencer, et il y a encore beaucoup à explorer.

Source originale

Titre: Learning to Reason via Program Generation, Emulation, and Search

Résumé: Program synthesis with language models (LMs) has unlocked a large set of reasoning abilities; code-tuned LMs have proven adept at generating programs that solve a wide variety of algorithmic symbolic manipulation tasks (e.g. word concatenation). However, not all reasoning tasks are easily expressible as code, e.g. tasks involving commonsense reasoning, moral decision-making, and sarcasm understanding. Our goal is to extend an LM's program synthesis skills to such tasks and evaluate the results via pseudo-programs, namely Python programs where some leaf function calls are left undefined. To that end, we propose, Code Generation and Emulated EXecution (CoGEX). CoGEX works by (1) training LMs to generate pseudo-programs, (2) teaching them to emulate their generated program's execution, including those leaf functions, allowing the LM's knowledge to fill in the execution gaps; and (3) using them to search over many programs to find an optimal one. To adapt the CoGEX model to a new task, we introduce a method for performing program search to find a single program whose pseudo-execution yields optimal performance when applied to all the instances of a given dataset. We show that our approach yields large improvements compared to standard in-context learning approaches on a battery of tasks, both algorithmic and soft reasoning. This result thus demonstrates that code synthesis can be applied to a much broader class of problems than previously considered. Our released dataset, fine-tuned models, and implementation can be found at \url{https://github.com/nweir127/CoGEX}.

Auteurs: Nathaniel Weir, Muhammad Khalifa, Linlu Qiu, Orion Weller, Peter Clark

Dernière mise à jour: 2024-11-03 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2405.16337

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2405.16337

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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