Machine reasoning has made great progress in recent years owing to large language models (LLMs). In the clinical domain, however, most NLP-driven projects mainly focus on clinical classification or reading comprehension, and under-explore clinical reasoning for disease diagnosis due to the expensive rationale annotation with clinicians. In this work, we present a ``reasoning-aware'' diagnosis framework that rationalizes the diagnostic process via prompt-based learning in a time- and labor-efficient manner, and learns to reason over the prompt-generated rationales. Specifically, we address the clinical reasoning for disease diagnosis, where the LLM generates diagnostic rationales providing its insight on presented patient data and the reasoning path towards the diagnosis, namely Clinical Chain-of-Thought (Clinical CoT). We empirically demonstrate LLMs/LMs' ability of clinical reasoning via extensive experiments and analyses on both rationale generation and disease diagnosis in various settings. We further propose a novel set of criteria for evaluating machine-generated rationales' potential for real-world clinical settings, facilitating and benefiting future research in this area.


翻译:机器推理近年来凭借大型语言模型取得了显著进展。然而在临床领域,大多数自然语言处理驱动的项目主要聚焦于临床分类或阅读理解,由于需要临床医生进行昂贵的推理依据标注,对疾病诊断的临床推理探索不足。本研究提出一个"推理感知"诊断框架,通过基于提示学习的方式以省时省力的方式将诊断过程理性化,并学习对提示生成的推理依据进行推理。具体而言,我们针对疾病诊断中的临床推理问题展开研究,让大型语言模型生成诊断推理依据,阐明其对患者数据的见解及通往诊断的推理路径,即临床思维链。通过在不同场景下对推理依据生成和疾病诊断进行的大量实验与分析,我们实证证明了大型语言模型/语言模型具备临床推理能力。我们进一步提出一套评估机器生成推理依据在真实临床场景中应用潜力的创新标准体系,以促进和惠及该领域的未来研究。

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大语言模型是基于海量文本数据训练的深度学习模型。它不仅能够生成自然语言文本,还能够深入理解文本含义,处理各种自然语言任务,如文本摘要、问答、翻译等。2023年,大语言模型及其在人工智能领域的应用已成为全球科技研究的热点,其在规模上的增长尤为引人注目,参数量已从最初的十几亿跃升到如今的一万亿。参数量的提升使得模型能够更加精细地捕捉人类语言微妙之处,更加深入地理解人类语言的复杂性。在过去的一年里,大语言模型在吸纳新知识、分解复杂任务以及图文对齐等多方面都有显著提升。随着技术的不断成熟,它将不断拓展其应用范围,为人类提供更加智能化和个性化的服务,进一步改善人们的生活和生产方式。
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