論文の概要: Topologies of Reasoning: Demystifying Chains, Trees, and Graphs of Thoughts

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.14295v1
• Date: Thu, 25 Jan 2024 16:34:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-26 13:57:13.845289
• Title: Topologies of Reasoning: Demystifying Chains, Trees, and Graphs of Thoughts
• Title（参考訳）: 推論のトポロジー:思考の連鎖、木、グラフの謎化
• Authors: Maciej Besta, Florim Memedi, Zhenyu Zhang, Robert Gerstenberger, Nils Blach, Piotr Nyczyk, Marcin Copik, Grzegorz Kwa\'sniewski, J\"urgen M\"uller, Lukas Gianinazzi, Ales Kubicek, Hubert Niewiadomski, Onur Mutlu, Torsten Hoefler
• Abstract要約: 利用構造の基本クラスを特定することに集中し、これらの構造表現を分析する。 本研究は,提案した分類法を用いて既存のプロンプト方式と比較し,特定の設計選択が性能とコストの異なるパターンにどのように寄与するかを論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.3263003401478
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The field of natural language processing (NLP) has witnessed significant progress in recent years, with a notable focus on improving large language models' (LLM) performance through innovative prompting techniques. Among these, prompt engineering coupled with structures has emerged as a promising paradigm, with designs such as Chain-of-Thought, Tree of Thoughts, or Graph of Thoughts, in which the overall LLM reasoning is guided by a structure such as a graph. As illustrated with numerous examples, this paradigm significantly enhances the LLM's capability to solve numerous tasks, ranging from logical or mathematical reasoning to planning or creative writing. To facilitate the understanding of this growing field and pave the way for future developments, we devise a general blueprint for effective and efficient LLM reasoning schemes. For this, we conduct an in-depth analysis of the prompt execution pipeline, clarifying and clearly defining different concepts. We then build the first taxonomy of structure-enhanced LLM reasoning schemes. We focus on identifying fundamental classes of harnessed structures, and we analyze the representations of these structures, algorithms executed with these structures, and many others. We refer to these structures as reasoning topologies, because their representation becomes to a degree spatial, as they are contained within the LLM context. Our study compares existing prompting schemes using the proposed taxonomy, discussing how certain design choices lead to different patterns in performance and cost. We also outline theoretical underpinnings, relationships between prompting and others parts of the LLM ecosystem such as knowledge bases, and the associated research challenges. Our work will help to advance future prompt engineering techniques.
• Abstract（参考訳）: 自然言語処理(NLP)の分野は近年大きく進歩しており、革新的なプロンプト技術による大規模言語モデル(LLM)のパフォーマンス向上に特化している。 これらのうち、構造と組み合わされた素早いエンジニアリングは有望なパラダイムとして現れており、図のような構造によってLLM推論全体を導出するChain-of-Thought、Tree of Thoughts、Graph of Thoughtsといった設計がされている。 多数の例で示されるように、このパラダイムは論理的、数学的推論から計画的、創造的な執筆まで、多くのタスクを解決できるllmの能力を大幅に向上させる。 そこで我々は, この成長分野の理解を深め, 今後の発展への道を開くために, LLM推論を効果的かつ効率的に行うための一般的な青写真を作成する。 そこで本研究では,実行パイプラインの詳細な分析を行い,概念の明確化と明確化を行う。 次に、構造強化LPM推論スキームの最初の分類法を構築する。 我々は,活用構造の基本クラスを特定することに集中し,これらの構造の表現,これらの構造で実行されるアルゴリズム,その他多くのものを分析する。 これらの構造を推論トポロジー(英語版)と呼び、それらの表現は LLM の文脈に含まれるため、空間の次数になる。 本研究は,提案した分類法を用いて既存のプロンプト方式と比較し,特定の設計選択が性能とコストの異なるパターンにどのように寄与するかを論じる。 また、理論的な基盤、知識ベースなどのLLMエコシステムの他の部分との関係、関連する研究課題についても概説する。 私たちの仕事は将来的な技術進歩に役立つだろう。

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