Many computational tasks can be naturally expressed as a composition of a DNN followed by a program written in a traditional programming language or an API call to an LLM. We call such composites "neural programs" and focus on the problem of learning the DNN parameters when the training data consist of end-to-end input-output labels for the composite. When the program is written in a differentiable logic programming language, techniques from neurosymbolic learning are applicable, but in general, the learning for neural programs requires estimating the gradients of black-box components. We present an algorithm for learning neural programs, called ISED, that only relies on input-output samples of black-box components. For evaluation, we introduce new benchmarks that involve calls to modern LLMs such as GPT-4 and also consider benchmarks from the neurosymbolic learning literature. Our evaluation shows that for the latter benchmarks, ISED has comparable performance to state-of-the-art neurosymbolic frameworks. For the former, we use adaptations of prior work on gradient approximations of black-box components as a baseline, and show that ISED achieves comparable accuracy but in a more data- and sample-efficient manner.


翻译:许多计算任务可以自然地表达为一个深度神经网络(DNN)与一个用传统编程语言编写的程序或一个对大语言模型(LLM)的API调用的组合。我们将此类组合称为“神经程序”,并专注于在训练数据仅包含组合端到端输入输出标签的情况下学习DNN参数的问题。当程序采用可微逻辑编程语言编写时,神经符号学习技术是适用的,但一般而言,神经程序的学习需要估计黑盒组件的梯度。我们提出了一种名为ISED的学习神经程序的算法,该算法仅依赖于黑盒组件的输入输出样本。为进行评估,我们引入了涉及调用现代LLM(如GPT-4)的新基准测试,并考虑了神经符号学习文献中的现有基准。我们的评估表明,对于后者,ISED的性能与最先进的神经符号框架相当。对于前者,我们采用先前关于黑盒组件梯度近似的工作作为基线,并证明ISED在达到相当精度的同时,具有更高的数据和样本效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
1+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2024年12月10日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
1+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员