Reasoning with a chain-of-thought (CoT) enables Large Language Models (LLMs) to solve complex tasks but incurs significant inference costs due to the generation of long rationales. We propose Thinking States, a method that performs reasoning {\em while} the input is processing. Specifically, Thinking States generates sequences of thinking tokens every few input tokens, transforms the thoughts back into embedding space, and adds them to the following input tokens. This has two key advantages. First, it captures the recurrent nature of CoT, but where the thought tokens are generated as input is processing. Second, since the thoughts are represented as tokens, they can be learned from natural language supervision, and using teacher-forcing, which is parallelizable. Empirically, Thinking States outperforms other latent reasoning methods on multiple reasoning tasks, narrowing the gap to CoT on math problems, and matching its performance on 2-Hop QA with improved latency. On state-tracking tasks, we show Thinking States leads to stronger reasoning behavior than CoT, successfully extrapolating to longer sequences than seen during training.


翻译:思维链(CoT)推理使大型语言模型(LLM)能够解决复杂任务,但由于生成长推理过程,会产生显著的推理成本。我们提出思维状态(Thinking States)方法,该方法在输入处理过程中同时进行推理。具体而言,思维状态每隔几个输入标记生成一系列思维标记,将思维转换回嵌入空间,并将其添加到后续输入标记中。这具有两个关键优势。首先,它捕捉了CoT的循环特性,但思维标记是在输入处理过程中生成的。其次,由于思维以标记形式表示,它们可以从自然语言监督中学习,并使用可并行化的教师强制(teacher-forcing)方法。实验表明,思维状态在多项推理任务上优于其他潜在推理方法,在数学问题上缩小了与CoT的差距,并在2-Hop问答任务中匹配其性能,同时降低了延迟。在状态跟踪任务中,我们证明思维状态比CoT产生更强的推理行为,能够成功泛化到比训练时更长的序列。

0
下载
关闭预览

相关内容

从感知到推理:深度思考赋能多模态大语言模型
专知会员服务
24+阅读 · 2025年11月19日
大语言模型中的隐式推理:综合综述
专知会员服务
32+阅读 · 2025年9月4日
《潜在推理综述》
专知会员服务
21+阅读 · 2025年7月9日
多模态推理的基础、方法与未来前沿
专知会员服务
27+阅读 · 2025年7月6日
超越语言的推理:潜在思维链推理的综合综述
专知会员服务
22+阅读 · 2025年5月23日
多模态思维链推理:全面综述
专知会员服务
60+阅读 · 2025年3月23日
AI进入推理模型时代,一文带你读懂思维链
专知会员服务
39+阅读 · 2025年3月17日
【AAAI2024】KAM-CoT: 知识增强的多模态思维链推理
专知会员服务
45+阅读 · 2024年1月24日
【大模型对齐】利用对齐使大型语言模型更好地推理
专知会员服务
48+阅读 · 2023年9月8日
「因果推理」概述论文,13页pdf
专知
16+阅读 · 2021年3月20日
深入理解BERT Transformer ,不仅仅是注意力机制
大数据文摘
22+阅读 · 2019年3月19日
因果推理学习算法资源大列表
专知
27+阅读 · 2019年3月3日
关系推理:基于表示学习和语义要素
计算机研究与发展
19+阅读 · 2017年8月22日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
从感知到推理:深度思考赋能多模态大语言模型
专知会员服务
24+阅读 · 2025年11月19日
大语言模型中的隐式推理:综合综述
专知会员服务
32+阅读 · 2025年9月4日
《潜在推理综述》
专知会员服务
21+阅读 · 2025年7月9日
多模态推理的基础、方法与未来前沿
专知会员服务
27+阅读 · 2025年7月6日
超越语言的推理:潜在思维链推理的综合综述
专知会员服务
22+阅读 · 2025年5月23日
多模态思维链推理:全面综述
专知会员服务
60+阅读 · 2025年3月23日
AI进入推理模型时代,一文带你读懂思维链
专知会员服务
39+阅读 · 2025年3月17日
【AAAI2024】KAM-CoT: 知识增强的多模态思维链推理
专知会员服务
45+阅读 · 2024年1月24日
【大模型对齐】利用对齐使大型语言模型更好地推理
专知会员服务
48+阅读 · 2023年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员