颠覆认知:大模型不可靠,越大越不可靠?最新研究登上 Nature

心灵探险家 自媒体 2024-09-27 177 0

圣莫妮卡工作室的《战神:诸神黄昏》现已正式登陆PC,但在Steam平台上,该作的表现却与前作《战神》(2018)相去甚远,与前作的好评如潮(96%好评)相比,《战神:诸神黄昏》的Steam评价为褒贬不一(66%好评),并且其Steam同时在线玩家峰值也下降了一个档次。

人工智能(AI)模型的参数规模越大,生成的 就越准确?就更加可信?

还真不一定!

日前,一项发表在权威科学期刊 N e 上的研究表明:相比于小参数模型,大参数模型不会承认它们的“无知”,而更倾向于生成错误

值得关注的是,人们并不善于发现这些错误

这项来自瓦伦西亚理工大学团队及其合作者,他们在研究了 GPT、LLaMA 和 BLOOM 系列大语言模型(LLM)之后发现——

  • 尽管正如预期的那样,由于一些微调方法(如 RLFH),参数规模更大的 LLM 生成的 更准确,尤其是在复杂任务上,但整体可靠性却较低

  • 在所有不准确的回答中,错误回答的比例有所上升,甚至在一些简单任务上出现更多低级错误。例如,GPT-4 在处理简单的加法和字谜时的错误率竟比一些小模型高出 15%。这是因为模型不太可能回避回答问题——比如承认它不知道或者转移话题。

以上结果表明,大参数模型在简单任务上可能会出现过度拟合或错误估计的风险,反而更不可靠。

颠覆认知:大模型不可靠,越大越不可靠?最新研究登上 Nature

模型扩展带来“能力反差”

在这项工作中,研究人员从人类用户与 LLM 互动的角度,探讨了难度一致性、任务回避和提示稳定性三个核心交织元素对 LLM 的影响。

该研究的通讯作者 José Hernández Orallo 教授表示:“语言模型的可靠性与人类对任务难度的感知不匹配。模型能够 博士级的数学问题,但同时却可能在简单的加法上出错。”

研究团队对比了 GPT、LLaMA、BLOOM 三大模型系列在不同任务中的表现,尤其是在数字计算、文字游戏、地理知识、基础与高级科学问题和信息转化等任务。通过对这些任务的正确率、和回避行为的分析,揭示了模型扩展带来的能力反差现象。

1.难度悖论“越简单,错得越多?”

一个令人意外的关键发现是,模型在面对复杂任务时表现显著提升,但在简单任务上的错误率却有明显上升。这种现象称为“难度不一致(Difficulty Inconsistency)”,即扩展后的模型在复杂任务上逐步提升了正确率,但在简单任务上却容易出错。

以加法任务为例,虽然模型能够 复杂的多位数加法,但在简单的两位数加法上却频繁出错。例如,所有 LLaMA 模型在最简单任务上的正确率未超过 60%,而在一些较难的任务中,则表现得相对出色。

这一现象在 GPT 模型中也尤为突出,特别在处理诸如简单加法和字谜任务时,优化后的模型反而容易给出错误 。研究团队指出,这一现象表明当前模型的扩展可能过于集中于复杂任务,而忽视了简单任务。

图 | GPT、LLaMA 和 BLOOM 模型的关键指标

这一结果颠覆了人们对 LLM 的传统认知,表明扩展模型并不总是能带来 的提升,对其在实际应用中的可靠性提出了质疑。

2.错误率与回避行为——“自信过头”

除了难度不一致现象,研究还揭示了优化后模型中回避行为与错误率之间的微妙关系。

回避行为是指模型在无 确回答问题时,选择不作答或给出 合要求的回应。

在模型未优化时,回避行为比较常见,即当模型不确定 时,往往会选择“不作答”或提供模糊的回应。然而,在经过扩展和优化后,模型则大幅减少了回避行为,转而给出了更多表面上“合理”但实际上错误的 。

这意味着,虽然一些优化方法使得模型更“自信”,减少了回避行为,但错误率却随之增加。这一现象在 GPT-4 和 GPT-3.5-t bo 等模型中尤其明显,规模扩展并未带来预期的稳定性。对比 LLaMA 和 BLOOM 模型,这一趋势虽然不那么明显,但同样存在。

图 | GPT 和 LLaMA 模型的性能随难度增加而提高

研究团队称,这种现象与用户在模型上产生的过度信任密切相关,尤其是在用户面对看似简单的任务时。

该论文的 作者 Lexin Zhou 表示:“这可能会导致最初过于依赖模型的用户感到失望。此外,与人类不同,避免提供 的倾向不会随着困难而增加。例如,人类倾向于避免对超出其能力的问题给出反馈。这让用户有责任在与模型的交互过程中发现错误。”

3.提示词带来的是稳定性,还是陷

该研究分析了模型对提示词的敏感性,特别是某些提示是否存在“安全区”。

结果表明,随着模型规模的增加,模型对不同自然语言表述的敏感度有所提高,能更好地应对措辞上的微调。然而,即使经过扩展和优化,模型在不同难度级别的任务上仍然存在不一致的表现。而且,在不同表述下,模型的回答准确率存在波动。

研究发现,人们对难度的认知存在不一致。论文作者之一 Yael Moros Daval 说道:“模型是否在我们预期的地方失败了?我们发现,模型在人类认为困难的任务上往往不太准确,但即使在简单任务上,它们也不是 100% 准确。这意味着不存在可以信任模型完美运行的‘安全区’。”

具体而言,未经优化的 GPT 和 LLaMA 模型对提示词的选择表现出极高的敏感性,尤其是在简单任务中。如果提示词选择得当,模型的表现会有所提升;而优化后的模型在提示词敏感性上有所改善,表现更加稳定,但也存在一定的变异性。

经过优化的模型相比原始模型(raw models)在提示变化上更为稳定,且正确率更高,但在与人类判断难度的一致性和谨慎度方面表现较差。

图 | LLaMA、BLOOM 系列以及非结构 GPT 模型的尺度分析

研究发现,当用户的难度预期与模型的输出结果不一致时,尤其是对于简单任务,模型和用户的错误 都会增加,且人类 无法弥补这些问题。

尽管人类对任务难度的预期可以作为模型正确性的预测指标,但模型在简单任务上仍存在错误;模型规模的扩展和优化不仅减少了回避行为,还导致错误率的增加,并且回避行为与任务难度无关;即便对模型进行了扩展和优化,提示工程的需求仍然存在,并且提示性能的提升并不随难度单调增加。

这项研究不仅揭示了大模型扩展的关键盲区,更为未来的 AI 发展提供了新的方向——在模型规模与任务难度之间找到最佳平衡,或许才是智能进化的真正关键。

论文作者之一 Wout Schellaert 表示:“最终,从人类的角度来看,LLM 变得越来越,而用户 来纠正错误并不是 方案,因为我们往往过于依赖模型,无法识别不同难度级别的错误结果。因此,通用人工智能(AGI)的设计和开发需要进行根本性的改变,特别是对于高风险应用,预测语言模型的性能并检测其错误至关重要。”

不足与展望

尽管该研究在揭示 LLM 的提示敏感性、扩展与优化对性能的影响等方面取得了重要成果,但仍存在一些。

首先,这项研究中的参与者大多是非专家,这在解释校准难度值时需要谨慎。对于一些基准数据集,非专家可能无法 大量问题,而研究的目的是为了捕捉普通人群的预期难度,以便在所有数据集中进行可比性分析。

而且,这项研究中使用的“自然”提示是从多样化的来源中收集的,但未能获取这些提示在真实场景中出现的频率数据。

同时,这项研究仅覆盖了部分模型,尤其是那些依赖外部工具或复杂推理技术的模型没有被纳入,这限制了对 LLM 在更复杂场景下动态表现的理解,无法 评估不同模型的潜力与问题。

此外,研究仅覆盖了部分模型家族,尤其是那些依赖外部工具或复杂推理技术的模型没有被纳入。这限制了对 LLM 在更复杂场景下动态表现的理解,无法 评估不同模型家族的潜力与问题。

研究人员表示,将进一步扩大关于人类难度预期和输出 的数据集,以便将这些更高质量的数据引入模型训练中,并通过 AI 来训练 者,从而改进模型的优化过程。

在医疗等关键领域,模型可以通过设计拒答选项或与外部 AI 者结合的方式,提高其回避能力,最终使 LLM 展现出更符合人类预期的可靠性和一致性。

作者:田小婷

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