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Math Neurosurgery: Isolating Language Models' Math Reasoning Abilities Using Only Forward Passes

Created by
  • Haebom

저자

Bryan R. Christ, Zack Gottesman, Jonathan Kropko, Thomas Hartvigsen

개요

본 논문은 대규모 언어 모델(LLM) 내 수학 추론 능력의 특정 매개변수를 효율적으로 식별하고 조작하는 새로운 방법인 Math Neurosurgery (MathNeuro)를 제시합니다. MathNeuro는 순전파 계산만을 사용하여 가중치와 활성화 값을 기반으로 매개변수의 중요도를 계산하고, 일반 언어 작업에 중요한 매개변수를 걸러냄으로써 수학 특이적 매개변수를 분리합니다. 이렇게 식별된 매개변수를 제거하면 LLM의 수학 추론 능력이 손상되지만 일반 언어 능력에는 영향이 미미합니다. 반대로, 해당 매개변수의 값을 조정하면 GSM8K 및 MATH 데이터셋에서 사전 훈련 또는 지시 조정된 LLM의 성능이 4-17% 및 5-35% 향상됩니다. MathNeuro는 단일 샘플만을 사용하여도 효과적이며, 수학 특이적 매개변수에 대한 개입 가능성을 보여줍니다.

시사점, 한계점

시사점:
LLM 내 수학 추론 능력을 담당하는 특정 매개변수를 효율적으로 식별하는 방법 제시.
수학 성능 개선을 위한 표적화된 개입 전략 가능성 제시.
수학 능력과 일반 언어 능력을 분리하여 개선 가능성을 시사.
소량의 데이터만으로도 효과적인 매개변수 식별 가능성 제시.
한계점:
MathNeuro의 일반화 성능에 대한 추가 연구 필요.
다양한 종류의 LLM과 수학 문제 유형에 대한 성능 평가 필요.
식별된 매개변수의 정확한 기능 및 작동 원리에 대한 추가적인 분석 필요.
매개변수 조정을 통한 성능 향상의 한계 및 일반화 가능성에 대한 추가 연구 필요.
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