实现符号逻辑推理的最佳方法是什么?

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内容提要

作者发现曲线拟合是错误的符号推理建模方法,尝试使用基于LSTM/GRU的模型进行一阶逻辑分类,但无法学习实际的一阶逻辑。作者认为问题在于学习过程,而不是函数空间的表示能力。推友讨论了Transformer的优势和符号方法的潜力。作者认为智能缺少讲故事的模型。

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延伸解读

学习过程才是瓶颈

作者通过多年实验发现,LSTM/GRU模型无法学会一阶逻辑推理,问题不在于函数空间能否表示这种能力,而在于随机梯度下降(SGD)的学习过程。模型总是依赖统计关键词关联,而非真正的逻辑规则。这提示我们,即使网络理论上具备表示能力,优化算法也可能无法引导模型学到符号推理。

Transformer的插值优势与符号短板

文章指出,Transformer的多头注意力机制本质上是在潜空间进行样本插值,这使其在通过插值泛化的深度学习任务上表现卓越,但在学习符号程序时甚至比RNN更差。递归结构对符号程序是重要先验,而Transformer缺乏这一先验。因此,选择架构时需权衡任务类型:插值任务选Transformer,符号推理则需另寻他路。

符号方法与神经网络的结合潜力

推友讨论认为,单纯依赖LSTM/GRU可能限制问题解决路径,符号方法提供了另一种选择。将符号方法与神经网络结合,或许能推动更丰富的AI模型。但文章也暗示,当前神经模型在学习符号程序上普遍失败,结合方式仍需探索,不能简单期望混合架构自动解决学习过程的问题。

智能的缺失环节:讲故事模型

作者提出智能包含自动完成和讲故事两部分:自动完成负责从记忆按序预测,讲故事则判断何时更符合逻辑、概念清晰且适合概念图。当前AI擅长自动完成,但缺乏讲故事模型。这一观点为符号推理研究提供了新视角:除了改进学习算法,还需构建能进行逻辑判断和概念组织的模型。

❓

Q&A

为什么曲线拟合不适合用于符号推理建模?

作者在2016年初意识到,曲线拟合是对涉及符号推理的问题空间进行通用建模的错误范式。基于LSTM/GRU的模型无法学会执行实际的一阶逻辑,只会抓住统计关键词关联进行预测。

LSTM/GRU模型在学习一阶逻辑时遇到了什么困难?

基于LSTM/GRU的模型完全无法学会执行实际的一阶逻辑,尽管这种能力是函数空间的一部分。问题不在于函数空间的表示能力,而在于学习过程(SGD)。模型只会学习点对点的关联,对程序合成无用。

Transformer在符号程序学习方面表现如何?

Transformer在学习符号程序方面表现糟糕,甚至比RNN更差,这主要是由于其强插值架构(多头注意力硬编码了样本插值)。但Transformer在深度学习的插值泛化方面是最好的。

Transformer相比RNN有哪些优势?

通过注意力机制,Transformer能做三件很酷的事情:1) 基于内容的查找;2) 绝对位置查找;3) 相对位置查找。

符号方法与神经网络结合可能带来什么?

仅仅依靠LSTM/GRU可能使人陷入狭窄的解决问题道路。符号方法提供了另一种选择,也许两者结合可以推动我们走向更丰富的AI模型。

作者认为智能包括哪两个主要部分?

智能包括两个主要部分:自动完成(从记忆中按顺序预测下一个可能的术语)和讲故事(判断什么时候更符合逻辑,什么时候概念清晰并且适合概念图)。我们缺少第二个模型。

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