Scaling laws for reasoning in large language models (LLMs) are well documented, but little theory explains their out-of-distribution (OOD) generalization. We formalize reasoning with optimal transport: each search trajectory is mapped to twelve structural coordinates, such as tree depth and backtracking rate, and dataset shift is measured by the Wasserstein-1 distance. Kantorovich duality bounds the OOD risk through this distance, the architecture's Lipschitz constant and approximation limits. First, under absolute positional encoding (APE), shifting part of a trajectory to later positions almost surely changes the attention scores within that part; if this misroutes exact-match search, the Lipschitz constant and risk are $Ω(1)$. Shift-invariant encodings such as rotary position embedding (RoPE) leave the scores unchanged and bound the error. Second, we map backtracking to a Dyck-$k$ language and, under an implicit-depth assumption, derive a risk floor for search trees deeper than a multiple of the number of layers. Enough layers remove this floor; more width only shrinks a separate Barron-space approximation term. Experiments with 54 trained Transformers on combinatorial search (Countdown) support these bounds. Appendix experiments measure structural shifts in public agent, embodied and robot trajectories, shift all position indices of 33 public language models, and split deeply nested tasks into separate model calls.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【博士论文】《自然语言处理中的因果推理》
专知会员服务
26+阅读 · 2025年4月25日
【ICML2024】揭示Graph Transformers 中的过全局化问题
专知会员服务
21+阅读 · 2024年5月27日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
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
4+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
2+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
3+阅读 · 11月6日
《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
17+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
19+阅读 · 10月24日
相关基金
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
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
4+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员