Month: August 2024

LLM（大型语言模型，如GPT-4）和人脑的记忆机制有着本质的不同。虽然它们都能够处理和生成信息，但它们的记忆形成、存储和使用方式截然不同。以下是对它们记忆机制的比较： 1. 存储方式 2. 记忆形成 3. 记忆类型 4. 记忆检索 5. 记忆的持久性 6. 记忆更新 总结 LLM的“记忆力”是通过大量训练数据和参数调整形成的模式识别能力，而人脑的记忆力则是通过神经元和突触连接的变化来编码和存储信息。LLM的记忆是短期的、无状态的、分布式的，而人脑的记忆是长期的、有状态的、区域化的，并且能够主动检索和更新。两者在本质上有着根本的不同，尽管它们都可以在特定的任务中展现出“记忆”的表现。 [...]

🔍 引言 最近，自然语言处理（NLP）领域关于嵌入空间是否应平等利用其所有维度，即是否应实现“各向同性”的讨论愈演愈烈。各向同性（Isotropy）是指在嵌入模型中，每个方向的概率是均等的，从而保证数据在向量空间中的均匀分布，没有方向性偏差。这种特性表面上看似非常理想：直观上，非各向同性的嵌入空间可能存在过参数化问题，因为它可能会低效地利用某些维度。 然而，本文的研究表明，确保嵌入空间的各向同性可能会与数据点聚类结构的存在相冲突，并且这种冲突还对线性分类器的目标产生负面影响。我们将通过数学分析和实验证实这一观点，并借此重新审视文献中的相关研究结果。 💡 聚类与各向同性的目标冲突 🧩 聚类的优化目标 我们可以通过轮廓系数（Silhouette Scores）来评估数据点是否形成了自然的聚类。轮廓系数的定义基于两个核心部分：凝聚度和分离度。 根据轮廓系数的定义，数据点的分离度越大，凝聚度越小，轮廓系数越高。为了最大化整个数据集的轮廓系数，我们需要（i）最大化所有类间距离，（ii）最小化所有类内距离。 数学上，我们可以定义一个对整个数据集进行优化的目标函数 $O_S$： $O_S = \sum_{d \in D} \sum_{d’ \in D} \text{sign}(\ell(d), \ell(d’)) \sum_i (d_i – d’_i)^2$ 其中，$\text{sign}(\ell(d), \ell(d’))$ 用于区分需要最大化的类间距离和需要最小化的类内距离。 [...]

传统的推荐系统往往只关注用户行为数据，却忽略了用户行为背后的理性思考。而近年来，大型语言模型（LLM）的崛起，为推荐系统注入了新的活力。LLM强大的语义理解能力，可以帮助我们更深入地理解用户和商品之间的关系，从而实现更精准的推荐。 然而，现有的LLM推荐系统大多只关注用户和商品之间的交互，而忽略了这些交互背后的理性思考。 比如，用户在购买商品后留下的评论，可能包含了用户对商品属性的评价，也可能包含了用户自身偏好的体现。如果仅仅将评论视为文本，LLM就无法准确地识别出用户和商品的真实联系。 为了解决这个问题，我们提出了一种名为RDRec的推荐系统，它能够从用户评论中提取出用户偏好和商品属性的理性思考，并将其融入到推荐模型中。 💡 理性之光：从评论中提取理性思考 RDRec的核心思想是利用LLM强大的语义理解能力，从用户评论中提取出用户偏好和商品属性的理性思考。我们使用了一种巧妙的提示模板：“一位用户购买了一件商品，他说‘{评论}’。用两句话分别解释用户的偏好和商品的属性。” 例如，用户评论“这款游戏很有趣，因为我们不得不改变策略来防止她玩阴谋卡牌”，RDRec可以识别出用户的偏好是“策略性思考”，商品的属性是“阴谋卡牌”。 通过这种方式，RDRec可以将用户评论转化为结构化的信息，从而更准确地理解用户和商品之间的关系。 🎯 推荐之钥：理性思考驱动推荐 RDRec利用提取出的理性思考来驱动推荐。它将用户偏好和商品属性信息融入到推荐模型中，从而实现更精准的推荐。 RDRec使用了PrOmpt Distillation (POD)作为其基础框架，并在此基础上加入了理性思考生成任务。 具体来说，RDRec会生成两个提示向量，分别用于生成用户的偏好和商品的属性。然后，RDRec将这两个提示向量与用户和商品的ID信息进行拼接，并将其输入到一个小型模型中，最终生成推荐结果。 📊 实验验证：RDRec的优异表现 我们使用三个真实世界数据集对RDRec进行了测试，结果表明RDRec在序列推荐和Top-N推荐任务中都取得了最先进的性能。 RDRec在序列推荐任务中比其他模型的性能提升了0.5%~9.8%，而在Top-N推荐任务中比其他模型的性能提升了12.1%~42.2%。 这表明，学习用户评论中的理性思考可以有效地提升推荐系统的性能。 此外，我们还发现，RDRec在Top-N推荐任务中比序列推荐任务的性能提升更大。 这说明，用户偏好和商品属性的具体信息对于推荐未知的商品更加重要，而序列推荐模型则更依赖于用户行为模式的准确捕捉。 🧐 深入分析：RDRec的优势 1. 计算效率： RDRec的计算复杂度与用户交互次数相关，而与用户和商品的数量无关。相比于其他基于图卷积网络的推荐模型，RDRec的计算效率更高，更适合大规模应用。 2. 理性思考的价值： [...]

自然语言处理领域近年来取得了突破性进展，大型语言模型（LLMs）的出现更是掀起了一场新的革命。 这些模型展现出惊人的学习能力，能够胜任各种自然语言处理任务，甚至开始涉足图像生成和规划等领域。然而，LLMs在算术任务方面却表现不佳，特别是涉及多步运算的复杂算术问题，例如多位数乘法和除法。这引发了人们对LLMs能力和局限性的思考。 本文将深入探讨LLMs在算术任务中的表现，特别是针对多位数乘法问题。 我们发现，LLMs能够自信地预测多位数乘法结果的首位数字，即使这需要进行复杂的运算才能得到。然而，LLMs却难以准确预测结果的末位数字，即使这仅仅相当于一位数乘法，理论上应该很容易学习或记忆。 为了更深入地理解这一现象，我们使用蒙特卡罗Dropout (MC Dropout) 技术来分析LLMs的置信度。 MC Dropout是一种将神经网络解释为贝叶斯神经网络的方法，它通过在测试阶段多次进行带有Dropout的正向传播来获得神经网络权重或输出的贝叶斯置信度分布。 经过实验，我们发现LLMs在预测多位数乘法结果的首位数字时表现出高置信度和准确率，即使它们可能没有学习到完整的乘法算法。 这可能是由于LLMs内部采用了某种近似计算方法，例如将数字进行四舍五入，从而得到一个近似的结果。例如，在计算 592 × 392 的首位数字时，LLMs可能将 592 近似为 600，将 392 近似为 400，然后计算 600 × 400 的首位数字，从而得出 2。 然而，在预测末位数字时，LLMs的置信度和准确率却大幅下降。 尽管末位数字的计算并不依赖于其他位数的计算结果，但LLMs却难以准确预测它。我们发现，如果将正确的结果中的其他位数作为条件输入，LLMs预测末位数字的置信度会显著提高。 这一发现表明，LLMs内部可能存在某种机制，能够识别出自己输出的错误，并根据错误的结果进行后续的预测。 [...]

在自然语言处理（NLP）领域，语言模型（LM）程序的迅速发展改变了我们解决复杂任务的方式。这些程序不仅依赖于简单的输入输出，而是通过构建复杂的模块化调用链来实现更高效的任务执行。然而，设计这些程序的关键在于如何优化每个模块的提示（prompt），以确保整个流程的高效性和准确性。在这篇文章中，我们将深入探讨如何针对多阶段语言模型程序进行提示优化，包括提出有效的指令和演示。 🧩 引言 随着语言模型的不断演进，NLP任务的解决方案也越来越复杂。我们常常需要将多个模块结合起来，形成一个多阶段的处理流程。这些流程要求我们设计出有效的提示，以便每个模块能够顺利地协同工作。传统的提示设计方法通常依赖手动试错，这不仅耗时，而且效率较低。因此，开发能够自动优化提示的算法显得尤为重要。 🕵️‍♂️ 问题陈述 我们面临的主要挑战是如何在缺乏模块级标签和梯度信息的情况下，优化每个模块的提示。为了解决这个问题，我们将问题分解为两个主要方面：首先是提出有效的指令，其次是进行有效的信用分配。针对这两个方面，我们提出了一系列策略，旨在提高优化过程的效率和效果。 ⚙️ 设计语言模型程序优化器 提出问题 在优化过程中，如何提出高质量的指令是一个关键问题。我们需要从大量可能的提示中筛选出几个高质量的提示。这一过程需要对任务、程序和数据进行深刻的理解。我们可以通过构建示例追踪、收集重要因素以及元优化来实现这一目标。 信用分配 在优化过程中，如何有效地进行信用分配也是一个重要挑战。我们提出了三种解决方案：贪婪方法、替代模型和基于历史的方法。贪婪方法虽然简单，但可能效率不高；而替代模型则通过预测变量组合的质量来提高信用分配的准确性；基于历史的方法则利用过去的评估结果来指导当前的优化过程。 🚀 优化器的实现 我们开发了几种不同的优化器，以解决提示优化问题。以下是几种主要的优化器： 自举随机搜索（Bootstrap Random Search） 这一方法通过生成和选择任务演示来优化提示。每个提示都有多个演示变量，优化过程通过评估输入输出的成功率来识别潜在的有效演示。 模块级OPRO（Module-Level OPRO） 该方法假设每个模块的提示是相互独立的，通过代理评分来优化每个模块的提示。这一方法有效地降低了优化的复杂性。 MIPRO（Multi-prompt Instruction PRoposal Optimizer） MIPRO是我们提出的一种新型优化器，利用贝叶斯替代模型来学习任务级评分对模块级参数的敏感性。与传统方法相比，MIPRO在多项任务的测试中表现出更高的准确性和效率。 📊 实验设置 [...]