Large Language Models can develop reasoning capabilities through online fine-tuning with rule-based rewards. However, recent studies reveal a critical constraint: reinforcement learning succeeds only when the base model already assigns non-negligible probability to correct answers -- a property we term 'latent solvability'. This work investigates the emergence of chemical reasoning capabilities and what these prerequisites mean for chemistry. We identify two necessary conditions for RL-based chemical reasoning: 1) Symbolic competence, and 2) Latent chemical knowledge. We propose mid-stage scientific training (MiST): a set of mid-stage training techniques to satisfy these, including data-mixing with SMILES/CIF-aware pre-processing, continued pre-training on 2.9B tokens, and supervised fine-tuning on 1B tokens. These steps raise the latent-solvability score on 3B and 7B models by up to 1.8x, and enable RL to lift top-1 accuracy from 10.9 to 63.9% on organic reaction naming, and from 40.6 to 67.4% on inorganic material generation. Similar results are observed for other challenging chemical tasks, while producing interpretable reasoning traces. Our results define clear prerequisites for chemical reasoning training and highlight the broader role of mid-stage training in unlocking reasoning capabilities.


翻译:大型语言模型可通过基于规则的奖励进行在线微调来发展推理能力。然而,近期研究揭示了一个关键限制:仅当基础模型已对正确答案分配了不可忽略的概率时,强化学习才能成功——我们将此特性称为“潜在可解性”。本研究探讨了化学推理能力的涌现过程,以及这些先决条件对化学领域意味着什么。我们确定了基于强化学习的化学推理所需的两项必要条件:1)符号能力,以及2)潜在化学知识。我们提出了中期科学训练(MiST):一套满足这些条件的中期训练技术,包括采用SMILES/CIF感知预处理的数据混合、基于29亿词元的持续预训练,以及基于10亿词元的监督微调。这些步骤将30亿和70亿参数模型的潜在可解性分数提升至多1.8倍,并使强化学习在有机反应命名任务中的Top-1准确率从10.9%提升至63.9%,在无机材料生成任务中从40.6%提升至67.4%。在其他具有挑战性的化学任务中也观察到类似效果,同时生成可解释的推理轨迹。我们的研究结果为化学推理训练明确了先决条件,并凸显了中期训练在解锁推理能力方面的更广泛作用。

0
下载
关闭预览

相关内容

面向大型推理模型的强化学习综述
专知会员服务
30+阅读 · 2025年9月11日
大模型数学推理数据合成相关方法
专知会员服务
36+阅读 · 2025年1月19日
可解释强化学习,Explainable Reinforcement Learning: A Survey
专知会员服务
133+阅读 · 2020年5月14日
基于模型的强化学习综述
专知
42+阅读 · 2022年7月13日
「强化学习可解释性」最新2022综述
专知
12+阅读 · 2022年1月16日
理解人类推理的深度学习
论智
19+阅读 · 2018年11月7日
【学界】机器学习模型的“可解释性”到底有多重要?
GAN生成式对抗网络
12+阅读 · 2018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
43+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
10+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
1+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
16+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
VIP会员
最新内容
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
0+阅读 · 54分钟前
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:45
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
6+阅读 · 今天5:04
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
4+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
8+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
相关基金
国家自然科学基金
43+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
10+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
1+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
16+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员