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AlphaGo核心算法增強(qiáng)，7B模型數(shù)學(xué)能力直逼GPT-4，阿里大模型新研究火了

量子位整合編輯：龔震發(fā)布于：2024-05-10 17:48

把AlphaGo的核心算法用在大模型上，“高考”成績(jī)直接提升了20多分。

在MATH數(shù)據(jù)集上，甚至讓7B模型得分超過了GPT-4。

一項(xiàng)來自阿里的新研究引發(fā)關(guān)注：

研究人員用蒙特卡洛樹搜索（MCTS）給大語言模型來了把性能增強(qiáng)，無需人工標(biāo)注解題步驟，也能生成高質(zhì)量數(shù)據(jù)，有效提升大模型的數(shù)學(xué)成績(jī)。

論文發(fā)布，讓不少網(wǎng)友重新關(guān)注到了蒙特卡洛樹搜索這個(gè)在前大模型時(shí)代的明星算法。

有人直言：

蒙特卡洛樹搜索+LLM是通往超級(jí)智能之路。

因?yàn)?ldquo;樹搜索本身更接近人類思維”。

用蒙特卡洛樹搜索增強(qiáng)大模型

具體來說，阿里的研究人員提出了一種名為AlphaMath的方法，用大語言模型+MCTS來自動(dòng)生成數(shù)學(xué)推理數(shù)據(jù)，并提升大模型在完成數(shù)學(xué)推理任務(wù)時(shí)的性能表現(xiàn)。

嗯，名字就很有蒙特卡洛樹搜索內(nèi)味兒了。

這里有個(gè)前情提要：

思維鏈（CoT）、思維程序（PoT）等方法已經(jīng)被證明能夠有效提高大模型的數(shù)學(xué)能力，但問題在于，它們都需要人類手動(dòng)喂詳細(xì)的解題步驟，即訓(xùn)練當(dāng)中需要用到人工標(biāo)注的高質(zhì)量數(shù)學(xué)推理數(shù)據(jù)。

AlphaMath的一個(gè)核心目的就在于，在這個(gè)步驟中去人工化——數(shù)據(jù)格式就是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)問題-答案對(duì)。

AlphaMath的技術(shù)路線主要涵蓋三個(gè)階段：

首先，研究人員收集了一個(gè)數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)集，其中包含數(shù)學(xué)問題及其對(duì)應(yīng)的正確答案。

然后，利用預(yù)訓(xùn)練的大模型（即策略模型）根據(jù)問題生成初始的解題路徑，并通過MCTS對(duì)解題路徑進(jìn)行探索和改進(jìn)，搜索更優(yōu)的解題思路。

在MCTS過程中，同時(shí)訓(xùn)練一個(gè)價(jià)值模型來預(yù)測(cè)解題路徑的質(zhì)量，引導(dǎo)搜索方向。

最后，第二階段獲得的數(shù)據(jù)會(huì)被用來優(yōu)化策略模型和價(jià)值模型。

這三個(gè)階段會(huì)通過迭代優(yōu)化地方式執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)無需人工標(biāo)注的自動(dòng)數(shù)據(jù)生成和模型數(shù)學(xué)能力優(yōu)化。

另外，研究人員還基于價(jià)值模型提出了Step-level Beam Search方法，以提高大模型的數(shù)學(xué)推理效率，平衡推理時(shí)的解題質(zhì)量和運(yùn)行時(shí)間。

簡(jiǎn)單來說，Step-level Beam Search是將MCTS推理過程做了個(gè)簡(jiǎn)化：

-利用價(jià)值模型對(duì)候選路徑進(jìn)行評(píng)估，以更準(zhǔn)確地選擇高質(zhì)量的解題路徑。

-通過逐步擴(kuò)展和剪枝，在搜索過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整候選路徑集合，提高搜索效率。

-搜索過程中考慮了完整的解題路徑，而不僅僅是局部的下一步動(dòng)作，可以得到更全局優(yōu)化的解題方案。

MATH成績(jī)超GPT-4

為了驗(yàn)證AlphaMath的效果，研究人員設(shè)計(jì)了這樣的實(shí)驗(yàn)：

對(duì)開源的數(shù)學(xué)大模型DeepSeekMath-Base-7B，用AlphaMath方法進(jìn)行訓(xùn)練，并在GSM8K、MATH和Gaokao2023基準(zhǔn)上，與GPT-4為代表的閉源模型、Llama2為代表的開源模型，以及專門做過數(shù)學(xué)SFT的MathCoder等模型進(jìn)行對(duì)比。

結(jié)果顯示，不依賴于人類（或GPT-4）標(biāo)注的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，AlphaMath調(diào)教下的7B數(shù)學(xué)大模型，已經(jīng)能在MATH上取得63%的分?jǐn)?shù)，超過了GPT-4原版的42.5%和外掛代碼解釋器版的51.8%。

另外，在執(zhí)行3輪MCTS并訓(xùn)練策略模型和價(jià)值模型的情況下，AlphaMath能讓大模型在涵蓋小學(xué)數(shù)學(xué)題的GSM8K上提升10多分，在MATH和Gaokao2023上提升20多分。

還可以看到，Step-level Beam Search在MATH數(shù)據(jù)集上取得了良好的效率和準(zhǔn)確率平衡。

論文的共同一作是Guoxin Chen、Mingpeng liao、Chengxi Li和Kai Fan。

通訊作者Kai Fan本碩畢業(yè)于北京大學(xué)，2017年從杜克大學(xué)博士畢業(yè)，2018年加入阿里巴巴達(dá)摩院。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2405.03553

文章來源：量子位

AlphaMath 蒙特卡洛樹搜索大模型

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