ToolNet: Connecting Large Language Models with Massive Tools via Tool Graph

TL;DR

ToolNet通过工具图连接大语言模型与海量工具,显著提升多跳工具学习数据集表现。

cs.AI 🔴 高级 2024-02-29 3 次浏览
Xukun Liu Zhiyuan Peng Xiaoyuan Yi Xing Xie Lirong Xiang Yuchen Liu Dongkuan Xu
大语言模型 工具图 多跳学习 工具调用 动态构建

核心发现

方法论

ToolNet通过将工具组织成一个有向图来连接大语言模型。每个节点代表一个工具,边的权重表示工具之间的过渡。大语言模型从初始工具节点开始,通过迭代选择下一个工具节点来解决任务。

关键结果

  • 在ToolBench数据集上,ToolNet在工具故障情况下表现出显著的鲁棒性,使用的token数仅为Reflexion的49.7%。
  • 在SciQA数据集上,ToolNet的精确匹配率达到61%,显著高于其他方法。
  • ToolNet在API Bank数据集上与Reflexion的胜率相当,但token消耗仅为其38.5%。

研究意义

ToolNet在学术界和工业界中具有重要意义。它解决了大语言模型在使用大量外部工具时的局限性,尤其是在面对真实世界场景时的挑战。通过动态调整工具过渡权重,ToolNet提高了系统的适应性和可靠性。

技术贡献

ToolNet的技术贡献在于其创新性地使用工具图来组织和选择工具,避免了传统方法中对大量token的消耗。它提供了一种新的框架来处理大规模工具库,并在工具故障时保持鲁棒性。

新颖性

ToolNet首次将工具组织成有向图以优化工具选择过程,与现有方法相比,它通过动态调整工具权重来提高效率和准确性。

局限性

  • ToolNet在初始工具选择上仍依赖于语义相似度搜索,可能导致初始选择不准确。
  • 在工具库极其庞大时,图的构建和更新可能会带来计算开销。

未来方向

未来工作可以探索更高效的初始工具选择方法,以及在更大规模工具库中的应用。进一步的研究可以优化图的动态更新机制,以适应不断变化的工具环境。

AI 总览摘要

大语言模型在处理多任务时表现出色,但在使用大量外部工具时仍面临挑战。现有方法通常将工具简单地格式化为文本输入,忽略了工具之间的内在依赖关系,导致模型在面对大量工具时表现不佳。

ToolNet提出了一种创新的框架,通过将工具组织成有向图来连接大语言模型。每个节点代表一个工具,边的权重表示工具之间的过渡。模型从初始工具节点开始,通过迭代选择下一个工具节点来解决任务。

实验结果表明,ToolNet在多个数据集上表现优异,尤其在工具故障情况下表现出显著的鲁棒性。它在API Bank和ToolBench数据集上与现有方法相比,显著减少了token消耗,同时保持了较高的准确性。ToolNet的创新性和有效性为未来的研究和应用提供了新的方向。

深度分析

研究背景

近年来,大语言模型在自然语言处理领域取得了显著进展。然而,如何有效地与大量外部工具交互仍是一个未解决的问题。现有方法通常将工具简单地格式化为文本输入,忽略了工具之间的内在依赖关系。

核心问题

大语言模型在使用大量工具时面临的主要问题是如何有效选择和调用适当的工具。随着工具数量的增加,模型容易出现错误调用,导致性能下降。

核心创新

ToolNet通过将工具组织成有向图来优化工具选择过程。每个工具作为图中的一个节点,边的权重表示工具之间的过渡概率。通过动态调整权重,ToolNet提高了工具选择的准确性和效率。

方法详解

  • �� 将工具组织成有向图,每个节点代表一个工具。
  • �� 使用大语言模型从初始工具节点开始,迭代选择下一个工具节点。
  • �� 动态调整工具过渡权重,以提高系统的适应性和鲁棒性。

实验设计

实验在SciQA、TabMWP、MATH、API Bank和ToolBench数据集上进行。使用gpt-3.5-turbo作为基础模型,比较了ToolNet与其他方法在token消耗和准确性上的表现。

结果分析

ToolNet在多个数据集上表现优异,尤其在工具故障情况下表现出显著的鲁棒性。在API Bank数据集上,ToolNet与Reflexion的胜率相当,但token消耗仅为其38.5%。

应用场景

ToolNet可以应用于需要与大量工具交互的场景,如自动化办公助手、智能搜索引擎等。它可以显著提高系统的效率和准确性。

局限与展望

ToolNet在初始工具选择上仍依赖于语义相似度搜索,可能导致初始选择不准确。在工具库极其庞大时,图的构建和更新可能会带来计算开销。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个巨大的工具库中寻找合适的工具来解决问题。传统方法就像在一堆工具中盲目寻找,而ToolNet则像是有一个智能助手,它知道每个工具的用途,并能根据任务需要快速找到合适的工具。这就像在超市购物时,有一个导购员根据你的购物清单,带你直奔目标货架,避免了在货架间的无谓徘徊。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个游戏,需要用不同的道具来完成任务。ToolNet就像一个聪明的助手,它知道每个道具的作用,并能根据任务需要快速找到合适的道具。这样你就不用在一堆道具中浪费时间找来找去啦!这就像在学校里,有个学霸同学总能在考试前帮你找到最重要的复习资料,轻松拿高分!

术语表

ToolNet

一种将工具组织成有向图的框架,用于优化大语言模型的工具选择过程。

在论文中,ToolNet用于连接大语言模型与大量工具。

有向图

一种图结构,其中边有方向,用于表示工具之间的过渡关系。

工具在ToolNet中被组织成有向图。

大语言模型

一种能够处理和生成自然语言文本的人工智能模型。

ToolNet用于增强大语言模型的工具调用能力。

动态构建

一种根据工具使用情况动态调整工具过渡权重的方法。

ToolNet通过动态构建提高工具选择的准确性。

工具过渡权重

表示工具之间过渡概率的权重,用于优化工具选择。

ToolNet通过调整工具过渡权重来提高效率。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在初始工具选择上提高准确性,避免依赖语义相似度搜索。
  • 2 在更大规模工具库中,如何优化图的构建和更新机制。

应用场景

近期应用

智能搜索引擎

ToolNet可以用于优化搜索引擎的工具选择,提高搜索效率和准确性。

远期愿景

自动化办公助手

ToolNet可以用于开发更智能的办公助手,帮助用户快速找到合适的工具完成任务。

原文摘要

While achieving remarkable progress in a broad range of tasks, large language models (LLMs) remain significantly limited in properly using massive external tools. Existing in-context learning approaches simply format tools into a list of plain text descriptions and input them to LLMs, from which, LLMs generate a sequence of tool calls to solve problems step by step. Such a paradigm ignores the intrinsic dependency between tools and offloads all reasoning loads to LLMs, making them restricted to a limited number of specifically designed tools. It thus remains challenging for LLMs to operate on a library of massive tools, casting a great limitation when confronted with real-world scenarios. This paper proposes ToolNet, a plug-and-play framework that scales up the number of tools to thousands with a moderate increase in token consumption. ToolNet organizes tools into a directed graph. Each node represents a tool, and weighted edges denote tool transition. Starting from an initial tool node, an LLM navigates in the graph by iteratively choosing the next one from its successors until the task is resolved. Extensive experiments show that ToolNet can achieve impressive results in challenging multi-hop tool learning datasets and is resilient to tool failures.

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