Large language models (LLMs) like transformers demonstrate impressive in-context learning (ICL) capabilities, allowing them to make predictions for new tasks based on prompt exemplars without parameter updates. While existing ICL theories often assume structured training data resembling ICL tasks (e.g., x-y pairs for linear regression), LLMs are typically trained unsupervised on unstructured text, such as web content, which lacks clear parallels to tasks like word analogy. To address this gap, we examine what enables ICL in models trained on unstructured data, focusing on critical sequence model requirements and training data structure. We find that many ICL capabilities can emerge simply from co-occurrence of semantically related word pairs in unstructured data; word analogy completion, for example, can provably arise purely through co-occurrence modeling, using classical language models like continuous bag of words (CBOW), without needing positional information or attention mechanisms. However, positional information becomes crucial for logic reasoning tasks requiring generalization to unseen tokens. Finally, we identify two cases where ICL fails: one in logic reasoning tasks that require generalizing to new, unseen patterns, and another in analogy completion where relevant word pairs appear only in fixed training positions. These findings suggest that LLMs' ICL abilities depend heavily on the structural elements within their training data.


翻译:以Transformer为代表的大型语言模型展现出令人瞩目的上下文学习能力,使其能够基于提示示例对新任务进行预测而无需参数更新。现有ICL理论通常假设训练数据具有与ICL任务相似的结构化特征(例如线性回归所需的x-y配对),但LLM通常是在缺乏明确任务类比关系的非结构化文本(如网络内容)上进行无监督训练的。为弥合这一差距,我们研究了在非结构化数据上训练的模型实现ICL的机制,重点关注序列模型的关键要求与训练数据结构。我们发现许多ICL能力可以仅通过非结构化数据中语义相关词对的共现而产生;例如词类比补全任务可被证明能纯粹通过共现建模实现——使用连续词袋模型等经典语言模型即可达成,无需位置信息或注意力机制。然而对于需要泛化到未见标记的逻辑推理任务,位置信息则变得至关重要。最后,我们识别出ICL失效的两种情形:一是需要泛化到新出现模式的逻辑推理任务,二是在相关词对仅出现在固定训练位置的类比补全任务中。这些发现表明LLM的ICL能力在很大程度上取决于其训练数据中的结构化要素。

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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
18+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
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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2023年9月2日
VIP会员
相关资讯
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
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
18+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
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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员