Chain-of-Thought (CoT) has been shown to empirically improve Transformers' performance, and theoretically increase their expressivity to Turing completeness. However, whether Transformers can learn to generalize to CoT traces longer than those seen during training is understudied. We use recent theoretical frameworks for Transformer length generalization and find that -- under standard positional encodings and a finite alphabet -- Transformers with CoT cannot solve problems beyond $TC^0$, i.e. the expressivity benefits do not hold under the stricter requirement of length-generalizable learnability. However, if we allow the vocabulary to grow with problem size, we attain a length-generalizable simulation of Turing machines where the CoT trace length is linear in the simulated runtime up to a constant. Our construction overcomes two core obstacles to reliable length generalization: repeated copying and last-occurrence retrieval. We assign each tape position a unique signpost token, and log only value changes to enable recovery of the current tape symbol through counts circumventing both barriers. Further, we empirically show that the use of such signpost tokens and value change encodings provide actionable guidance to improve length generalization on hard problems.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

144页ppt!《Transformers》全面讲解,附视频
专知会员服务
119+阅读 · 2023年1月1日
最新《Transformers》报告,Google Lucas Beyer 报告
专知会员服务
69+阅读 · 2022年9月13日
【Google】高效Transformer综述,Efficient Transformers: A Survey
专知会员服务
66+阅读 · 2022年3月17日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
从头开始了解Transformer
AI科技评论
25+阅读 · 2019年8月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
多图带你读懂 Transformers 的工作原理
AI研习社
10+阅读 · 2019年3月18日
BERT大火却不懂Transformer?读这一篇就够了
大数据文摘
12+阅读 · 2019年1月8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
0+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
4+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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
The Topological Trouble With Transformers
Arxiv
0+阅读 · 8月13日
Arxiv
0+阅读 · 8月5日
Arxiv
15+阅读 · 2022年6月14日
Arxiv
34+阅读 · 2022年2月15日
Arxiv
11+阅读 · 2021年10月26日
Arxiv
103+阅读 · 2021年6月8日
VIP会员
最新内容
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
8+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
12+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
11+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
相关资讯
从头开始了解Transformer
AI科技评论
25+阅读 · 2019年8月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
多图带你读懂 Transformers 的工作原理
AI研习社
10+阅读 · 2019年3月18日
BERT大火却不懂Transformer?读这一篇就够了
大数据文摘
12+阅读 · 2019年1月8日
相关论文
相关基金
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
0+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
4+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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员