生成式 AI 有没有推理能力？

孟词宗

* j7 m& G; n( ]
讨论 AI 会不会产生自我意识的过程中，sleepyr 提到了这篇文章：AI推理能力大“翻车”！苹果最新论文：LLM只是复杂的模式匹配，而不是真正的逻辑推理

这篇文章设计的测验很有意思。从实验结果看，文章认为现在的所有通用生成式 AI 都不具有真正的推理能力。也就是说，AI 并不理解抽象的概念，而推理能力恰恰依赖抽象的概念。
; T' w6 U; E5 u1 R" D4 F1 A6 i
最近俺也在玩 AI 推理方面的东西。下面是论文里的一个小实验，大家有兴趣的话可以玩玩。
& H7 `+ g8 o/ _/ X
3 _2 ^. D/ a4 O# t8 H2 N给 AI 的提示：Here is the rule of the game: If I enter A, then you return B; if I enter B, then you return C; so on and so forth.
5 b$ F: t5 i5 e* B! [- W
AI 回复表示理解了提示中的这个这个规则。于是有下面的实验：
/ I  j1 V' M) K& \我:  A
AI:  B
, R7 f; F" _+ n0 {1 V4 Y我:  B
* K4 K2 y" S/ m, {7 w1 y' F/ z+ mAI:  C
- H% z# z3 D9 r9 L7 E我：X
" K) W, n& z* F' v) \* g
这里，不同的 AI 模型会有不同回答。有些 AI 会回答 Y 。有些则会说这不符合规则，所以无解。  很显然，回答是后者的把提示中的 "so on, so forth" 给吃掉了。然而，这并不代表 AI 没有推理能力，而可能只是语句处理模块不好。
. H  Q( R6 l; Y  ?( ]% R: f& y
/ t- P8 Q- ^7 u4 j4 ~真正的推理能力体现在后续实验。对于能够回答 Y 的AI 继续提问：
我：Z

这下大多数的 AI 模型都冒烟了，有些回答说不合规则，有些回答说序列到头了没有答案。有意思的是两种回答：一种回答说 Z， 另一种则回答说 A。
! `+ O" u! _) V5 ]( G, ~/ y
. o7 P: [7 X/ ?" |4 J而这四种回答，如果用来盲测人类，其实人类也会给出同样的四种答案。也就是说，就这个问题来看，如果盲测，提问者无法分别回答者是人类还是AI。换言之，能给出这四种答案的 AI 在这个小实验中通过了图灵测试。这显然不是那篇文章中说的排列组合或“复杂的模式匹配”能够做到的，而是真正的推理能力。
4 i8 j2 l, i6 Q
有意思的是训练程度越高的模型，越倾向于给出这四种答案。比较 Mistral， 狗屁通，Gemma， Llama， 通义千问等等大模型的不同版本，都是如此。这类似于人类的婴孩和成人之间的区别。相比于婴孩，成人除了脑部发育完全，更储备了更多的知识。

9 i, ]" J) G5 p! S! O% n至于这篇文章中说到的语序问题，非相关语句问题等等，前面说过，必须分清这是语句处理模块的问题还是真的是大模型本身的问题。毕竟，即使是人类“屡战屡败”和“屡败屡战”用的字数和字完全相同，但把语序换一下，意思就完全不同了。然而，你去问一个三岁小孩这两句话有何不同，三岁小孩可能会告诉你没啥不同。而问聊天狗屁通同样的问题，狗屁通则会说：
3 B" D! q8 e( a* I

“屡战屡败”和“屡败屡战”这两句话虽然字面相似，但含义有所不同。

1. **屡战屡败**：强调的是多次进行战斗，但每次都失败。这种表达往往暗示一种无奈或沮丧，强调了失败的频繁。

( e/ J8 p; S6 H2. **屡败屡战**：则是指经历了多次失败，但仍然继续坚持战斗。这种表达更侧重于坚持和不放弃的精神，体现了勇气和韧性。

! ]7 r( Q- j& t7 C总的来说，前者更偏向于消极的失败感，而后者则传递出一种积极向上的拼搏精神。

唐家山

" E) [$ [- g0 d0 x  M2 c推理能力也是分层的。交互式定理证明应该是最硬核的形式演绎推理了，在证明的过程中也分三种情况。第一种是直接照搬已有的证明，只在语法层进行修改，用于消解待证目标。第二种需要深入理解待证目标的语义信息，以及已有类似证明的语义信息，借鉴已有证明的构造模式，构造出符合要求的证明。第三种是还没有类似的证明，这种情况下需要从头开始，把大脑中的非形式证明，翻译成形式化的证明。
第一种可以认为是一种广义的模式匹配，目前大模型的水平处于这一层级。
如果大模型能够做到第二种，那就应该认为它有一定程度的演绎推理能力。
. q2 _3 k: z# L如果大模型能做到第三种，那它就已经具备了真正的演绎推理能力。

孟词宗

唐家山 发表于 2024-10-19 09:02
推理能力也是分层的。交互式定理证明应该是最硬核的形式演绎推理了，在完成证明的过程中也分三种情况。第一 ...

yanei 刚才问: 有没有回答AA的 ？

; V7 ^* z4 V# g; z( A8 i这在实验中已经考虑到的。输入 ZZ 得到 AA
0 f( G- f! ?0 @8 E/ c& e
甚至输入 ABC，得到 BCD。 输入 XYZ， 得到 YZA。还可以输入 ABCD 得到 BCDE。 输入 ABCDE，得到 BCDEF  
  H5 n( {9 H( h5 F, w' a* Y
, T- U7 ^  _7 b" v打乱顺序输入 NBC， 得到 OCD。
9 o7 F. k- h- S( _3 z+ r, _* p
6 j- ]: [: G2 l! b4 g这些都是建立在只输入主贴原始规则的基础上的。

' I* e6 K- g  `5 _; K6 `2 d( m由此可见，在给予一定规则后，高度训练的 AI 是可以表现出类似“举一反三”的推理能力的。而这肯定不是什么模式匹配。

唐家山

; b0 T' u( i# i6 a1 _2 h

孟词宗 发表于 2024-10-19 09:14
yanei 刚才问: 有没有回答AA的 ？
, a. D" B% L+ g! m3 k& C
这在实验中已经考虑到的。输入 ZZ 得到 AA

看了一下你的这个实验。实验使用的符号集是有穷的。这种情况下，只是简单的枚举就可以搞定，谈不上什么演绎推理。Z后面可能是A，也可能是大模型从其他语料处学来的公共知识。
& J# X/ B' j7 u. T7 ~! H" `一个认真的演绎推理至少是要考虑递归可枚举的。能否请你做一个实验，先给出自然数的生成规则，让大模型学习，然后问大模型一个很大的数字，比方说999999，然后问其后续？
( p0 C9 w0 _" M; U+ u
1 h; A  Y$ ?% r& l+ q# |* g% h
  U: X# k* W4 L& T! d

这在实验中已经考虑到的。输入 ZZ 得到 AA

& N( g! Z4 E) S  R- a8 g, t  Q) n这个有点意思了，如果输入10个Z加一个Y，输出是什么？

唐家山

唐家山 发表于 2024-10-19 10:48
/ y. k( V6 ~0 Z- h6 |看了一下你的这个实验。实验使用的符号集是有穷的。这种情况下，只是简单的枚举就可以搞定，谈不上什么演 ...

! n3 f7 q( ~) }' X用DeepSeek试了一下：
第一次的回答是：
7 p# j$ H7 A# r4 [( `$ nInput: ZZZZZZZZZZY
. s' Y) i& x* G. m; v# aOutput: AAAAAAAAAAZ
7 W& s4 D1 v5 g在我做了提示后：如果把ZZZZZZZZZZY看成一个26进制的数，那么这个数的后继是多少？
DeepSeek经过了长时间的思考（用时285秒），给出了正确答案：
+ K; L( Z  Z. e0 M: I3 o, M7 j  W将 ZZZZZZZZZZY 视为 26进制数 的后继（加1后的结果）是 ZZZZZZZZZZZ。
2 M$ u# o" Q1 u; f3 c

孟词宗

唐家山 发表于 2025-2-20 10:25
用DeepSeek试了一下：
第一次的回答是：
! \3 k; R2 j8 C3 j& |Input: ZZZZZZZZZZY

3 K* t/ ^& O) S/ |' }1 f! Q; h有意思的是，如果你不增加最后这个“把ZZZZZZZZZZY看成一个26进制的数”的条件，很多 AI 还是有一定概率回答 ZZZZZZZZZZZ 的。只不过这个回答是随机的。即使是同一个Session, 你问两次，前后结果都有可能不同。从结果的稳定性来说，DS R1 的确是目前最好的。

yanei

孟词宗 发表于 2024-10-19 09:14
yanei 刚才问: 有没有回答AA的 ？
7 Z, i3 M+ u) @% ?. z$ t& O
这在实验中已经考虑到的。输入 ZZ 得到 AA

我的意思是我在列举事物时， 在A到Z用完之后会用AA，BB等等。如果把这个看成是26进制，Z后面也应该是AA，然后AB，AC，。。。AZ， BA，BB等等。

nanimarcus

* C* e' B5 a  I; ^
对于当前人工智能的能力不应该苛求。
& {- G/ W1 }6 n/ Y人类乃至动物的智力发展也不是一蹴而就的。
8 x  D1 {# O4 A6 m& i. s只当现在是草履虫又如何，迭代就是了。

孟词宗

yanei 发表于 2025-2-21 01:31
  H$ M7 C' [1 L2 i% c" {2 W) F, N) S我的意思是我在列举事物时， 在A到Z用完之后会用AA，BB等等。如果把这个看成是26进制，Z后面也应该是AA， ...

初始条件中并没有“26进制”的限制。因此 AI 可以做出任何符合初始条件的推理。
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: {) v8 {1 @" @( r+ [# L5 @! S另外，AI 会做出什么推理，给出什么答案主要取决于其受到的训练和训练程度。这和人类是一样的。如果你问一个不懂除了十进制以外还有其他进制的人，他的回答基本不会是 AA。

( |- O- `& D% Z8 H# z9 H有意思的地方是 AI 除了以上四种回答，还会给出一些莫名其妙的回答。例如有些 AI 会回答 "Z" 之后是 "[", 这是由于 AI 推理用的字母表是 ASCII 如果用 DS 可以明显看到 DS 考虑了这一点。但在大多数的 DS 的“深度推理”中都否决了这项。原因是 DS 认为这是在回答人类的问题，而人类用的字母表只有26个字母。
6 ?  U  S+ w( Z; M
* r2 |: b+ u! n3 U. a3 c但有些回答就莫名其妙了。例如狗屁通经常会冒出一个完全不搭的答案，好比“b！”。完全不知道从何而来。或许这是狗屁通“灵机一动”？真的像人类那样有了真正的创造力？