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Evaluating Prompt Engineering Techniques for Accuracy and Confidence Elicitation in Medical LLMs

Created by
  • Haebom

저자

Nariman Naderi, Zahra Atf, Peter R Lewis, Aref Mahjoub far, Seyed Amir Ahmad Safavi-Naini, Ali Soroush

개요

본 논문은 의료 문맥에서 대규모 언어 모델(LLM)의 정확도와 신뢰도 유도에 미치는 프롬프트 엔지니어링 기법의 영향을 조사합니다. 다양한 전문 분야의 페르시아 의사 시험 문제로 구성된 계층화된 데이터 세트를 사용하여 GPT-4o, o3-mini, Llama-3.3-70b, Llama-3.1-8b 및 DeepSeek-v3의 다섯 가지 LLM을 156가지 구성(온도 설정, 프롬프트 스타일, 신뢰도 척도)에서 평가했습니다. AUC-ROC, Brier Score 및 Expected Calibration Error (ECE)를 사용하여 신뢰도와 실제 성능 간의 일치도를 평가했습니다. Chain-of-Thought 프롬프트는 정확도를 향상시켰지만 과신을 유발하여 보정의 필요성을 강조했습니다. 감정적 프롬프트는 신뢰도를 더욱 높였지만 잘못된 결정의 위험을 초래했습니다. Llama-3.1-8b와 같은 소규모 모델은 모든 지표에서 성능이 저조했으며, 독점 모델은 정확도가 더 높았지만 여전히 보정된 신뢰도가 부족했습니다. 이러한 결과는 프롬프트 엔지니어링이 고위험 의료 과제에서 효과적이 되려면 정확도와 불확실성 모두를 해결해야 함을 시사합니다.

시사점, 한계점

시사점:
Chain-of-Thought 프롬프트는 정확도 향상에 효과적이나 과신을 유발할 수 있음을 보여줌.
감정적 프롬프트는 신뢰도를 과대평가하여 잘못된 결정으로 이어질 수 있음.
소규모 모델은 성능이 저조하며, 대규모 독점 모델은 정확도가 높지만 신뢰도 보정이 필요함.
고위험 의료 과제에서 프롬프트 엔지니어링은 정확도와 불확실성을 동시에 고려해야 함.
한계점:
페르시아 의사 시험 문제 데이터셋에 대한 일반화 가능성 제한.
평가된 LLM의 종류 및 구성 수 제한.
다른 의료 문맥이나 언어에 대한 일반화 가능성에 대한 추가 연구 필요.
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