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Enregistrement W6892225984 · doi:10.5075/epfl-thesis-10642

Infusing structured knowledge priors in neural models for sample-efficient symbolic reasoning

2024· dissertation· en· W6892225984 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

fundUn bailleur canadien est enregistré sur le travail.
no affAucune affiliation canadienne : ce travail est invisible pour une base fondée sur la seule affiliation.
Aucune affiliation canadienne. Une base fondée sur la seule affiliation (le devis habituel) n'aurait jamais vu ce travail. C'est l'un des travaux qui justifient l'inversion de la base.

Notice bibliographique

RevueInfoscience (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) · 2024
Typedissertation
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMultimodal Machine Learning Applications
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesInstituto de Ciencias del Mar y Limnología, Universidad Nacional Autónoma de MéxicoInstitute for Catastrophic Loss Reduction
Mots-clésGeneralizationArtificial neural networkPrior probabilityRepresentation (politics)Commonsense knowledgePlan (archaeology)Knowledge representation and reasoningCommonsense reasoningQualitative reasoning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The ability to reason, plan and solve highly abstract problems is a hallmark of human intelligence. Recent advancements in artificial intelligence, propelled by deep neural networks, have revolutionized disciplines like computer vision and natural language processing. However, in spite of the amazing progress that we are witnessing, the challenge of creating models that can acquire human-level reasoning abilities sample efficiently persists. To make a step forward, it is crucial to acknowledge that all models inherently carry inductive biases and that human-level intelligence cannot be general and requires the incorporation of appropriate knowledge priors. Following this chain of thought, this study aims to scrutinize and enhance the reasoning abilities of neural networks by incorporating proper knowledge priors and biasing learning through structured representations. Due to the complexity of the problem at hand, we aim to investigate it through multiple lenses. The thesis unfolds into three main parts, each focusing on distinct tasks and perspectives. In the first part of the thesis, our research revolves around reasoning and planning in interactive textual environments. We introduce novel environments for evaluating commonsense reasoning skills and decision-making abilities of neural agents. Then, we investigate whether graph-structured representations can serve as appropriate inductive biases for knowledge representation and reasoning with neural agents. We propose agents that use graphs both as a source of prior knowledge and as a model of the state of the world, showing that they act more sample efficiently. Further, we introduce a general algorithm inspired by case-based reasoning to train on-policy agents, improving their planning and out-of-distribution generalization abilities. In the second part, we isolate core factual reasoning challenges and investigate how language models can reason and benefit from prior knowledge. We delve into language-understanding tasks and introduce an efficient method to navigate large-scale knowledge graphs and answer natural language questions requiring complex logical reasoning and robustness to distributional shifts. Then, we introduce a method to enhance language models with prior knowledge in entity-linking tasks, showing improvements by infusing appropriate structure in the latent space. Finally, driving inspiration from developmental science, we focus on the core knowledge priors of human intelligence, concentrating our efforts on geometry and topology priors. We introduce a variant of the transformer model that incorporates lattice symmetry priors, showing that it is 2 orders of magnitude more sample efficient than standard transformers on fundamental geometric reasoning. The contributions of this thesis span several fronts. We achieve state-of-the-art results on several benchmarks, including popular textual environments, standard question answering and entity linking datasets, as well as geometric reasoning tasks. Our text-based neural agents are more sample efficient and resilient to distributional shifts than the baselines. The proposed question answering model is orders of magnitude more scalable than competitive approaches and achieves compositional generalization out of the training distribution. Our entity linking method achieves results comparable to large generative models with 18 times more parameters.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,528
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,003
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0030,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,313
Écart entre enseignants0,298 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle