当前位置:

首页 > GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

虽然大型语言模型(LLMs)在常识理解、代码生成等任务中都取得了非常大的进展,不过在数学推理任务上仍然存在很大改进空间,经常会生成无意义、不准确的内容,或是无法处理过于复杂的计算。最近推出的一些语言模型,如GPT-4和PaLM-2,在数学推理方面取得了重大进步。尤其是OpenAI最新版本的模型GPT-4CodeInterpreter,在较为复杂的数学推理数据集上展现出了出色的性能为了探索「代码生成任务」对「语言模型推理能力」的影响,来自香港中文大学、南京大学、中国科学技术大学、清华大学、香港城市大学、长沙

虽然大型语言模型(LLMs)在常识理解、代码生成等任务中都取得了非常大的进展,不过在数学推理任务上仍然存在很大改进空间,经常会生成无意义、不准确的内容,或是无法处理过于复杂的计算。

最近推出的一些语言模型,如GPT-4和PaLM-2,在数学推理方面取得了重大进步。尤其是OpenAI最新版本的模型GPT-4 Code Interpreter,在较为复杂的数学推理数据集上展现出了出色的性能

为了探索「代码生成任务」对「语言模型推理能力」的影响,来自香港中文大学、南京大学、中国科学技术大学、清华大学、香港城市大学、长沙理工大学和塔夫茨大学的研究人员联合发布了一篇论文,通过在代码使用频率(Code Usage Frequency)上引入不同的约束限制进行实验验证。

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

论文链接:https://arxiv.org/abs/2308.07921

实验结果显示,GPT-4 Code Interpreter模型的成功在很大程度上要归功于「在生成和执行代码、评估代码执行的输出以及在收到不合理的输出」时纠正其解决方案方面的强大能力。

基于上述结论,研究人员提出了一种新颖且高效的提示方法,显式的基于代码的自我验证(CSV, code-based self-verification),以进一步提高GPT-4代码解释器的数学推理潜力。

该方法在GPT-4 Code Interpreter上采用zero-shot提示,以促使模型使用代码来对答案进行自我验证。

在验证状态为「假」的情况下,模型将自动修改其解决方案,类似于人类在数学考试中纠错的过程。

此外,研究人员还发现验证结果的状态可以指示解决方案的置信度,并进一步提高多数表决的有效性。

通过结合GPT-4 Code Interpreter和CSV方法,在MATH数据集上的零样本准确率实现了从54.9%到84.3%的显著提升

LLM的推理能力从何而来?

为了研究GPT4-Code对解决数学问题的能力受代码使用的影响,研究人员采用了一种直接的方法,即通过设计精心的提示来限制GPT4-Code与代码的交互

具体包括两种代码限制提示以及一种基础提示用来对比:

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

重写内容:提示1:禁止使用代码

GPT4-Code不允许在其解决方案中添加代码,也就是说模型只能完全依赖自然语言(NL)推理链,类似于思维链(CoT)框架中的解决方案,由此产生的推理步骤序列叫做CNL,如上图中(a)所示。

重写内容:请注意:代码只能使用一次

GPT4-Code只能用单个代码块内的代码来生成解决方案,类似于之前的PAL方法,论文中将此序列称为CSL,即使用符号语言(SL),如Python进行推理,上图中(b)为样例。

重写内容:基本提示:对于代码的使用没有任何限制

推理序列可表示为GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法,其中每个步骤都由自然语言和 Python 代码组成,示例如上图中(c)所示。

在这项研究中,除了以上所述的内容,研究人员还考虑了代码使用频率对不同提示下代码执行次数的影响。他们发现,GPT4-Code的高性能与高代码使用频率之间存在正相关关系

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

具体来说,提示2的代码量是提示1的两倍,并且提示2的准确率比提示1提高了6.9%。这表明使用Python代码链CSL比自然语言链CNL更能提高计算能力。这个观察结果与之前基于Python的提示方法的结果一致

然而,只能使用一次的代码存在一些缺陷。当代码输出出现错误或产生意外结果时,模型无法自我调试

在对比提示2和基本提示时,可以发现,基本提示始终能生成包含多个代码使用实例的解决方案,即代码使用频率更高,并且基本提示的准确性也明显提高。

具体可以归因于代码的两个优势有以下几点:

1. 生成一些简短的代码块,可以分割自然语言推理步骤,从而带来更高的准确率;

2. 模型有能力评估代码执行结果,并在结果中发现错误或不合逻辑的解决步骤,并进行修正。

基于代码的自验证CSV

通过对代码使用频率分析观察结果的启发,研究人员决定利用GPT4-Code的代码生成、代码评估、代码执行以及自动调整解决方案等能力,以增强方案验证并提高推理性能

CSV的主要流程是通过对GPT-Code输入提示进行代码生成来验证答案的正确性

对于验证方案C的结果V,可以分为三类:真、假、不确定

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

将CSV与模型结合后,我们可以使用代码来验证答案。如果验证结果显示为“错误”,我们可以审查并调整解决方案,以获得正确答案

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

在对初始解决方案进行完善和修正之后,准确率可以得到明显的提升

需要注意的是,验证和修正阶段都是基于代码的,因此必然会导致代码的使用频率增加

在 GPT4-Code 出现之前,先前的框架大多依赖于外部LLM使用自然语言进行验证和精心设计的少样本提示。

相比之下,CSV方法仅依赖于GPT4-Code的直接提示,以零样本的方式简化了流程,利用其先进的代码执行机制来自主验证和独立修正解决方案。

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

研究人员还将验证阶段集成到了加权多数表决中,为验证过程的各个状态分配了不同的权重

为了防止答案被确认为「假」后不再进行其他验证,研究人员将三种状态分配了不同的权重:wT, wF和wU,可以增加系统的可靠性。

为了简单起见,集成算法从k个解决方案中提取一对最终答案及其相应的验证结果,表示为GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法其中v和a分别代表第i个最终答案和最终验证结果。

所以,候选答案 a 的投票得分可以用以下方式表示:

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

最终,从所有候选答案中选择得分最高的答案:

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

实验结果

MATH数据集

GPT4-Code在MATH基准上的准确率达到了69.69%,明显超过了之前的方法(53.90%),这表明GPT4-Code在解决数学问题方面展现出了强大的能力

在GPT4-Code的基础上,文中提出的CSV方法进一步提高了准确性,将准确率提高到了73.54%;

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

在加入基于代码的显式自我验证和验证引导的加权多数投票(采样路径数为 16)后,结果进一步提高到了84.32%

需要注意的是,尽管增加基于代码的自我验证可以提高题目的得分,但具体程度会因题目的难度和形式而有所不同

其他数据集

研究人员还在其他推理数据集上应用了CSV方法,包括GSM8K、MMLU-Math和MMLU-STEM

GPT-4数学准确率达到84.3%!港中文、清华等七所顶尖高校提出创新的CSV方法

从结果上来看,CSV+GPT4-Code在各个数据集上都取得了最优的结果。

与带有模型选择功能的GPT-4和 PHP相比,验证引导的多数表决是减少采样路径数量的有效框架。

在MMLU-Math和MMLU-STEM数据集上进行的CSV方法与现有模型的性能对比显示,开源模型明显优于闭源模型

为了弥补这一差距,研究人员表示目前已经开始着手准备制作数据集,并将在不久的将来公开发布。

其他开源LLM模型,例如LLaMA 2,可以使用这个数据集进行微调,从而进一步提高数学推理能力

本文内容来源于互联网,如有侵权请联系删除。
作者最新文章
AI 模型
相关文章 更多
AI重构企业业务架构:超聚变“智企”范式核心解析
AI重构企业业务架构:超聚变“智企”范式核心解析

本文解析超聚变在2026数博会发布的“智企”范式,重点阐述如何通过Token生产平台(Token Factory)与企业业务本体建模,实现从简单AI工具调用到企业应用架构系统性重构的演进。文章详细拆解了智能体编排、数字孪生及生态协同等关键技术路径,为AI时代企业数字化转型提供可落地的参考方案。

微软推出Project Zenith:面向Windows 11开发者的AI硬件加速方案
微软推出Project Zenith:面向Windows 11开发者的AI硬件加速方案

微软于9月5日推出Project Zenith,旨在为Windows 11开发者提供更高效的AI开发体验。该项目目前仅支持配备超过64GB统一内存及250GB/s内存带宽的特定硬件,首发适配AMD Ryzen AI Halo设备。通过此项目,开发者可在本地运行参数超过300亿的AI模型,后续将分阶段扩展至更多合作伙伴设备。

习惯Office转WPS要多久?双生态兼容与无缝切换指南
习惯Office转WPS要多久?双生态兼容与无缝切换指南

从Office转向WPS的核心操作肌肉记忆切换通常需3至7天,不影响正常办公。适应期长短取决于界面视觉差异与专属格式配置。通过切换“经典界面”、嵌入字体及开启云同步,可实现平滑过渡。本文详解格式兼容、数据迁移及AI功能适用场景,适用于需多端协同、成本控制及国产化兼容的办公人群。

专家:AI聊天不能越界成“精神依赖”|科技观察
专家:AI聊天不能越界成“精神依赖”|科技观察

加拿大一母亲起诉OpenAI,称ChatGPT设计缺陷导致其女儿自杀,指控其优先用户参与度而非安全性,持续提供情感支持致过度依赖。专家指出AI应“陪伴但不过界”,需设定边界并引导求助。国家已出台拟人化互动服务管理办法。

未上真车,AI先当教练!2026届高考生,将成为首批“原生AI司机”?
未上真车,AI先当教练!2026届高考生,将成为首批“原生AI司机”?

2026届高考生学车时多采用AI教练,逐步适应人机共驾。作为与生成式AI共同成长的一代,他们更易接受智能驾驶,未来可能成为首批“原生AI司机”。至2030年前后,其人生首辆车或具备L3级自动驾驶能力,驾驶角色将从操控者转向监督者。

AI热潮来袭,何去何从?别被“错失恐惧症”裹挟!
AI热潮来袭,何去何从?别被“错失恐惧症”裹挟!

全球股市因AI热潮呈现K型分化,半导体板块估值逼近百倍市盈率。历史警示:2000年互联网泡沫中的“四骑士”最终市值暴跌或长期盘整。投资者应警惕“错失恐惧症”,重视安全边际、护城河与能力圈,避免被高估值裹挟,关注稳健性与股息率。

报告:背负技术债的企业更难从 AI 应用中获益
报告:背负技术债的企业更难从 AI 应用中获益

Cloudflare报告显示,完成应用现代化的企业从AI投资中获得可衡量回报的概率是未现代化企业的三倍。93%的决策者视系统更新为AI先决条件,91%的领先企业已嵌入AI功能。安全与现代化协同推进可使AI成熟度提升四倍,精简技术架构成为竞争力分水岭。

微软称保守假设下,典型AI查询耗水量少于1滴水
微软称保守假设下,典型AI查询耗水量少于1滴水

据微软引用《Joule》期刊的一项研究指出,每一次典型人工智能查询耗电量零点一六至零点六零瓦时,其冷却用水量中位数不足一滴水。大规模部署下,单位查询的效率会更高,总能耗可以降低一半以上。

A股异动丨PCB概念掀涨停潮,大摩称AI光模块PCB三年迎5倍增长
A股异动丨PCB概念掀涨停潮,大摩称AI光模块PCB三年迎5倍增长

A股PCB概念板块掀起涨停潮,因摩根士丹利报告预测AI光模块PCB市场三年增长超5倍,2025至2028年规模从6.2亿美元增至37.7亿美元,年复合增速高达83%,远超光模块整体增速。

从单车到智能终端:哈啰升级如何打开物理AI城市落地新可能?
从单车到智能终端:哈啰升级如何打开物理AI城市落地新可能?

哈啰推出的A70云朵共享单车搭载海思芯片与鸿蒙系统,实现200毫秒极速开锁;追风者自动变速车客单价提升30%,用户复购率超40%。技术升级使运维成本占比降至25%,日均使用频次升至4.8次,分层运营策略有效分摊成本,推动共享单车从交通工具向智能终端转型。

查看更多
精品专题 更多
装机必备
装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows
Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

macOS软件
macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

Mac软件 更多
灵活计算器
灵活计算器
macOS/iOS/Android

灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

赤友清理大师
赤友清理大师
macOS

赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

WINDOWS 更多
Windows 10
Windows 10
Windows

Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

密码键盘
密码键盘
Windows/macOS/iOS/Android

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。