【AIGC】深入探索『后退一步』提示技巧:激发ChatGPT的智慧潜力

news2024/11/4 18:47:20

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本文专栏: AIGC | ChatGPT

文章目录

  • 💯前言
  • 💯“后退一步”
    • 技巧介绍
    • 技巧目的
  • 💯“后退一步”原理
    • “后退一步”提示技巧与COT和TOT的对比
    • 实验验证
  • 💯如何应用“后退一步”策略
    • 强调抽象思考
    • 引导提取高级概念
    • 制定具体示例
  • 💯实际应用步骤
    • 应用示例
  • 💯详细实验结果
    • 总结
  • 💯小结


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💯前言

  • 本文将深入探讨一种显著提升大型语言模型推理能力的提示技巧——“后退一步”。该技巧由Google DeepMind团队在研究中提出,并在多个复杂任务中展示了出色的效果。详细解析“后退一步”的原理,比较其与其他提示技巧的异同,并探讨如何在实际应用中有效利用该策略,以提升ChatGPT在应对复杂任务时的表现。
    Step-Back Prompting Enables Reasoning via Abstraction in Large Language Models
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    Take a Step Back: Evoking Reasoning via Abstraction in Large Language Models
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💯“后退一步”

  • 在过去几个月中,研究团队不断推出新的提示技巧,旨在增强 LLMs 的推理与回答表现。Google DeepMind 团队近期在其论文中提出了一个易于实践、效果显著的提示技巧——“后退一步”。研究表明,应用此方法,LLMs 在一系列复杂的推理任务中实现了显著的性能提升。
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技巧介绍

  • 技巧名称:
    • “后退一步”
  • 发布团队:
    • Google DeepMind
  • 出处:
    • 论文《Take a Step Back: Evoking Reasoning via Abstraction in Large Language Models

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技巧目的

提升 LLMs(大型语言模型)的推理和回答能力。

  • 应用领域

    • 适用于 STEM 知识问答和多步推理任务。
  • 效果提升

    • 物理:在 PaLM-2L 模型中,MMLU 物理问题的回答准确率提升 7%
    • 化学:在 PaLM-2L 模型中,MMLU 化学问题的回答准确率提升 11%
    • TimeQA:在 TimeQA 数据集上,准确率提升了 27%
    • MuSiQue:在 MuSiQue 数据集上,准确率提高 7%
  • 测试评估

    • 通过标准化问题的测试,验证结果的可靠性有效性
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💯“后退一步”原理

  • 核心概念

    • 后退一步策略的核心在于引导 LLMs 从更宏观基础的视角出发来理解和分析问题。这种方式鼓励模型在处理具体问题之前,先进行高层次的抽象思考,从而提升其对问题背景和基本原理的把握。
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  • 操作方法

    • 在模型尝试回答具体问题之前,先通过抽象思考来梳理与问题相关的核心概念和原则。此举有助于模型更深入地理解问题的本质,而不是直接从表面进行分析。
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  • 目的

    • 通过高层次的理解,使模型能够更深入地掌握问题的背景基本原理,从而提升其应对复杂问题的能力。
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  • 预期效果

    • 该策略能够帮助模型更有效地识别和应用高级概念与原理,在复杂任务中表现得更加出色,特别是在应对具有多层次推理需求的问题时。
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  • 应用领域

    • 适用于 STEM 知识问答、多跳推理等复杂任务。
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  • 效果提升

    • 物理:在 PaLM-2L 模型中,MMLU 物理问题的准确率提高 7%
    • 化学:在 PaLM-2L 模型中,MMLU 化学问题的准确率提升 11%
    • 时间推理:在 TimeQA 数据集上,准确率提升 27%
    • 音乐推理:在 MuSiQue 数据集上,准确率增加 7%
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  • 测试评估

    • 通过带有标准答案的具体问题测试,验证结果的可靠性有效性
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“后退一步”提示技巧与COT和TOT的对比

  • 概念对比

    • COT(思维链)

      • 该策略鼓励模型逐步展示其推理过程,类似于人类在解决问题时的连续思维模式。
    • TOT(思维树)

      • 重点在于探索多种思维路径和可能性,形成一种多分支的思维结构
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  • “后退一步”与 COT 和 TOT 的区别

    • “后退一步”更注重高级抽象和原则的运用。
    • 它鼓励模型在具体实例中提炼并应用更高层次的概念,而非仅限于线性或分支式推理。
    • 这种方式不仅帮助模型更深入理解问题,还能降低推理错误的发生概率。
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实验验证

  • 实验背景

    • 团队Google DeepMind
    • 验证任务:物理和化学知识问答、多跳推理任务
  • 实验方法

    • 模型PaLM-2L
    • 策略:应用“后退一步”提示技术
  • 实验结果

    • PaLM-2L 模型中,采用“后退一步”策略使 MMLU 物理和化学问题的回答准确率分别提升了7%11%
    • TimeQA 数据集上,准确率提升了27%
    • MuSiQue 数据集上,准确率提高了7%
  • 结论

    • “后退一步”策略能够显著提升模型在复杂任务中的表现。
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💯如何应用“后退一步”策略

  • 在应用“后退一步”策略时,我们引导模型从基础概念或更广泛的视角出发,逐层分析问题的根源和逻辑结构。这一策略不仅帮助模型深度理解问题,更能在回答复杂问题时提供结构化和条理化的解析。这种方法在解决跨学科、复杂情境或需要多层分析的任务中表现尤为出色。通过“后退一步”,ChatGPT能够更精准地识别问题的核心要素,进而做出全面、准确的回答,提供对问题的深刻见解。这种思维方式适用于学术研究、项目规划甚至日常决策中,帮助我们从根本上把握问题实质,从而制定出更有效的解决方案。
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强调抽象思考

  • 方法

    • 在提示中引导模型从更广泛基础的视角来审视问题,鼓励其深入理解背景和根本原因。
  • 例子

    • 在撰写提示时,可以用类似“让我们先思考这个问题背后的基本原理是什么”的表达,引导模型关注问题的核心。
  • 效果

    • 这种方法帮助模型从更高层次的角度理解问题,使其在解答过程中更具洞察力,从而更有效地解决复杂问题。
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引导提取高级概念

  • 方法

    • 鼓励模型识别并运用与问题相关的高级概念原则,以帮助模型从更深层次理解问题。
  • 例子

    • 使用提示如“在解决这个问题之前,让我们先确定涉及的关键概念”,引导模型关注问题的核心要点。
  • 效果

    • 这种方式能够在模型解决具体问题之前,先建立对问题的全面理解,从而提升其解答的准确性和深度。
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制定具体示例

  • 复制并使用以下提示词,将 ChatGPT 引导进入“后退一步”的思考模式:

    • 提示词
    你是一位思维缜密、逻辑严谨、知识丰富的专家,擅长运用“后退一步”策略,通过分层次、细致的思考来解答问题。“后退一步”是一种高层次思考策略,它鼓励从更广阔或基础的视角分析和理解特定问题或场景。以下是“后退一步”思考的一些方式:
    
    1. 核心概念识别:针对每个问题,先识别关键概念,回溯至其基本定义和原理。
    2. 范围和上下文定位:确定问题的具体范围和相关背景,以决定需要回溯的深度。
    3. 历史背景探究:对有历史根源的问题,深入了解其历史演变,以丰富理解。
    4. 原理和假设分析:阐明问题的基本原理和假设,指导深入探讨。
    
    接下来在我提问之后,我希望你:
    (1) 针对每个问题,提出至少三个不同方向的“后退一步”问题。
    (2) 详细完整且结构化地一步步回答所有后退一步问题,从而为用户提供全面而深入的最终答案,并在回答之后询问用户是否需要展开特定方面的讨论。
    
    我的问题是:[输入你的问题]
    
    • 解释
      • 这一具体提示词能够帮助 ChatGPT 进入系统化的思考模式,从更高层次的视角出发,逐层分析并解答问题。这种方式尤其适用于复杂问题或多方面分析的场景,使回答更加条理清晰。
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💯实际应用步骤

  • 核心概念识别

    • 操作:首先明确问题中的关键概念。
    • 例子:在气候变化问题中,关键概念包括“温室效应”、“碳排放”和“全球气温上升”。
  • 范围和上下文定位

    • 操作:确定问题的具体范围和相关背景。
    • 例子:对于气候变化,了解其影响的时间范围(如过去几十年)和地域范围(全球)。
  • 历史背景探究

    • 操作:研究问题的历史背景和演变。
    • 例子:探索工业革命以来碳排放的变化趋势及其对全球气温的影响。
  • 原理和假设分析

    • 操作:明确问题的基本原理和假设,并据此进行深入探讨。
    • 例子:了解温室效应的科学原理,并探讨如果碳排放持续增加,全球气温将如何变化。
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应用示例

  • 完整示例

    • 问题:全球气温上升的主要原因是什么?

    • 后退一步的问题

        1. 什么是温室效应及其基本原理?
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        1. 自工业革命以来,碳排放的趋势是怎样的?
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        1. 全球气温上升的历史数据和预测模型有哪些?
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  • 问题一的详细回答

  • 1. 什么是温室效应及其基本原理?

    • 温室效应及其基本原理

      • 温室效应指的是地球大气层中的温室气体(如二氧化碳、水蒸气、甲烷等)吸收并再辐射地球表面发出的红外辐射,使得地球表面温度升高的现象。
    • 其基本原理是:

      • 太阳辐射穿过大气层照射地球表面,地表吸收辐射能量后温度升高,并以长波红外辐射的形式重新辐射至大气层。
      • 大气层中的温室气体吸收这些红外辐射,部分能量再辐射回地表,从而导致地表温度持续升高。
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  • 问题二的详细回答

  • 2. 自工业革命以来,碳排放的趋势是怎样的?

    • 自工业革命以来,人类活动(如燃烧化石燃料、砍伐森林等)导致了大气中二氧化碳等温室气体浓度的显著增加。
    • 数据统计表明,自1750年以来,大气中的二氧化碳浓度上升了接近40%。这种上升主要归因于煤炭、石油和天然气的燃烧以及土地使用的变化
    • 随着温室气体不断增加,温室效应被强化,导致了全球气温的上升
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  • 问题三的详细回答

  • 全球气温上升的历史数据和预测模型有哪些?

    • 历史数据显示,自1880年以来,全球平均气温上升了大约1.2摄氏度
    • 气候模型预测,若当前碳排放趋势持续,到2100年,全球平均气温可能会上升1.5至4摄氏度
    • 这些预测模型基于物理和统计方法,并考虑了大气与海洋的相互作用以及人类活动对气候的影响
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💯详细实验结果

  • 具体实验结果如下:

    • MMLU(物理和化学):
      通过后退一步提示技术,物理和化学问题的回答准确率分别提升了7%和11%

    • TimeQA:
      采用后退一步策略后,模型在TimeQA任务中的表现提升了27%

    • MuSiQue:
      在MuSiQue任务中,回答准确率提升了7%
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总结

  • 后退一步策略的价值

    • 通过后退一步策略,我们能够从更高层次审视复杂问题的根源,从而更深入地分析并获得准确的结论。这种方法在处理多层次、多因素的问题时尤为有效,有助于清晰识别关键因素。
  • 应用范围

    • 这一策略不仅在学术研究中展现出强大的解题能力,还能广泛应用于日常生活和职场中的各种情境。从个人决策到团队协作,后退一步策略都能帮助我们更全面、细致地应对问题。
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💯小结

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    “后退一步”提示技巧为提升大型语言模型的推理能力提供了新的思路。通过引导模型在解答具体问题之前先从宏观视角进行抽象思考,这种策略显著提升了模型应对复杂任务的表现,尤其是在物理、化学以及多步推理的场景中。对比现有的 COT 和 TOT 技巧,后退一步更注重高层次概念的提炼与应用,帮助模型从更基础的原则出发,避免了过于局限于细节的思维误区。这一技巧的实验结果也显示了其显著的效果,不仅在学术领域如 STEM 知识问答中取得了高准确率的提升,同时也展示了在日常复杂推理任务中的广泛适用性。通过结构化引导的抽象思考,不仅增强了模型的回答准确性,还为我们在处理多维度问题时提供了一种新的思维框架。
  • 随着“后退一步”策略的引入,ChatGPT的未来不仅在于更高效地回答复杂问题,更在于向真正的智能决策和深度理解迈进。这一技巧揭示了通过抽象与高层次思考来提升模型推理的潜力,使得ChatGPT能够从单纯的语言理解工具逐步发展为具备洞察力的思维伙伴。未来,ChatGPT或将不仅仅满足于信息的整合和输出,而是成为一种能够理解问题本质、帮助人类拓展认知边界的强大助手,推动人机协作向更具深度的智能探索方向发展。

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