LogicPro: Improving Complex Logical Reasoning via Program-Guided Learning

TL;DR

LogicPro利用程序引导学习合成复杂逻辑推理数据,提升多模型性能。

cs.CL 🔴 高级 2024-09-20 1 次浏览
Jin Jiang Yuchen Yan Yang Liu Jianing Wang Shuai Peng Xunliang Cai Yixin Cao Mengdi Zhang Liangcai Gao
逻辑推理 数据合成 程序引导 机器学习 大规模数据集

核心发现

方法论

LogicPro通过LeetCode算法问题及其程序解决方案合成复杂逻辑推理数据。首先,利用算法问题和测试用例合成复杂推理问题。然后,通过标准Python解决方案获取标准答案和中间变量输出。最后,依据代码中间变量指导合成文本推理过程。

关键结果

  • 在BBH27数据集上,LogicPro实现了50.9%的准确率,比现有基线数据提高了约4.7%。
  • 在LogicBench数据集上,LogicPro表现优于除自身训练集外的所有基线数据。
  • 在DROP和AR-LSAT等OOD基准上,LogicPro也表现出色,验证了其在分布外任务上的性能。

研究意义

LogicPro通过合成高质量的逻辑推理数据,显著提升了多种模型在不同数据集上的性能。这种方法不仅解决了高质量推理数据获取难的问题,还为逻辑推理模型的训练提供了新的可能性。

技术贡献

LogicPro在数据合成领域引入了一种新的方法,通过程序引导的方式生成高质量的逻辑推理数据,显著提高了模型的推理能力和准确性。

新颖性

这是首次利用程序引导合成复杂逻辑推理数据的方法,与传统基于命题逻辑的方法相比,LogicPro提供了更具实用性的解决方案。

局限性

  • 在FOLIO数据集上的表现不如某些基线数据,可能是因为这些基线数据基于一阶逻辑生成。
  • 在某些特定任务上,合成数据的复杂性可能不足以挑战大型模型。

未来方向

未来的研究方向包括进一步优化数据合成方法,提高合成数据的多样性和复杂性,以及探索在更多领域的应用。

AI 总览摘要

在人工智能领域,逻辑推理是一个重要但具有挑战性的任务。现有的数据集往往难以满足大规模模型的训练需求。LogicPro通过程序引导的方式,利用LeetCode算法问题和解决方案,合成出高质量的逻辑推理数据集。

这种方法的核心在于通过程序解决方案获取中间变量,并以此指导文本推理过程的合成。实验结果显示,LogicPro在多个数据集上显著提升了模型的性能,尤其是在BBH27和LogicBench等基准上。

尽管LogicPro在某些数据集上表现不如基线数据,但其在分布外任务上的出色表现表明了其广泛的应用潜力。未来的研究将继续优化数据合成方法,提升数据的多样性和复杂性。

深度分析

研究背景

逻辑推理是人工智能的重要组成部分,近年来随着大规模语言模型的发展而受到关注。传统的数据集如LogicBench和BBH27提供了基础,但难以满足复杂推理任务的需求。

核心问题

现有逻辑推理数据集的规模和质量限制了模型的训练效果。如何合成高质量且具有挑战性的推理数据是一个亟待解决的问题。

核心创新

LogicPro通过程序引导的方式合成逻辑推理数据,利用算法问题和程序解决方案生成高质量数据。这种方法不仅提高了数据的质量,还提升了模型的推理能力。

方法详解

  • �� 数据收集:收集LeetCode算法问题及其解决方案。
  • �� 合成推理问题:结合算法问题和测试用例生成文本推理问题。
  • �� 获取中间变量:通过运行Python代码获取中间变量输出。
  • �� 合成推理过程:利用中间变量指导文本推理过程的合成。

实验设计

实验使用了多个基准数据集,包括BBH27、LogicBench、DROP等。通过与现有基线数据对比,验证了LogicPro的有效性。

结果分析

在BBH27数据集上,LogicPro实现了50.9%的准确率,比现有基线数据提高了约4.7%。在LogicBench上,表现优于除自身训练集外的所有基线数据。

应用场景

LogicPro可用于提升逻辑推理模型的训练效果,尤其适用于需要高质量推理数据的场景,如学术研究和工业应用。

局限与展望

尽管LogicPro在多个数据集上表现出色,但在某些基于一阶逻辑的数据集上表现不如某些基线数据。未来需进一步优化数据合成方法。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在玩一个拼图游戏,每块拼图代表一个逻辑问题。LogicPro就像一个聪明的助手,它能根据现有的拼图块,创造出新的拼图,从而让整个游戏更有挑战性。这种方法不仅让游戏更有趣,还能帮助你提高解决问题的能力。

简单解释 像给14岁少年讲一样

嘿,小伙伴!想象你在玩一个超级复杂的拼图游戏。每块拼图都是一个逻辑问题,而LogicPro就是你的秘密武器!它能帮你创造出新的拼图块,让游戏变得更有趣和挑战性。是不是很酷?

术语表

LeetCode

一个在线编程平台,提供各种算法问题供用户练习。

用于生成算法问题和程序解决方案。

逻辑推理

通过分析和推导得出结论的过程。

研究的核心任务。

程序引导学习

利用程序执行结果指导学习过程的方法。

LogicPro的核心方法。

中间变量

程序执行过程中产生的中间数据。

用于指导文本推理过程的合成。

合成数据

通过人工方法生成的数据,用于补充真实数据集。

用于提升模型训练效果。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何进一步提高合成数据的多样性和复杂性?
  • 2 在更多领域中应用LogicPro的潜力如何?

应用场景

近期应用

学术研究

研究人员可以使用LogicPro生成的数据集进行逻辑推理模型的训练和测试。

远期愿景

工业应用

在需要高质量推理数据的工业场景中,LogicPro可以提供重要支持。

原文摘要

In this paper, we propose a new data synthesis method called \textbf{LogicPro}, which leverages LeetCode-style algorithm \underline{Pro}blems and their corresponding \underline{Pro}gram solutions to synthesize Complex \underline{Logic}al Reasoning data in text format. First, we synthesize complex reasoning problems through source algorithm problems and test cases. Then, standard answers and intermediate variable outputs are obtained for each problem based on standard python solutions and test cases. Finally, with the guidance of code intermediate variables, we synthesize the text reasoning process for each reasoning problems. Through this method, we can synthesize data that is difficult, scalable, effective, and comes with golden standard answers and high-quality reasoning processes. As a result, with our 540K synthesized dataset constructed solely from 2,360 algorithm problems, our approach \footnote{Code and data are publicly available at https://github.com/jiangjin1999/LogicPro} achieves significant improvements in multiple models for the datasets \textit{BBH$^{27}$}, \textit{LogicBench}, \textit{DROP}, \textit{AR-LSAT}, and \textit{GSM8K}, etc. outperforming a wide range of existing reasoning datasets.

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