論文の概要: Learning Autonomous Code Integration for Math Language Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.00691v2
• Date: Sun, 16 Feb 2025 07:18:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-18 16:13:23.421711
• Title: Learning Autonomous Code Integration for Math Language Models
• Title（参考訳）: 数学言語モデルのための自律的コード統合学習
• Authors: Haozhe Wang, Long Li, Chao Qu, Fengming Zhu, Weidi Xu, Wei Chu, Fangzhen Lin,
• Abstract要約: 本稿では,メタ認知ツール利用決定と進化能力の間の自己強化サイクルを構築するために,構造化探索(E-step)と非政治最適化(M-step)を併用する新しいフレームワークを提案する。 当社の7Bモデルは、MATH500では11%、AIMEでは9.4%、o1のようなCoTでは9.4%改善しています。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.057052324461534
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Recent advances in mathematical problem-solving with language models (LMs) integrate chain-of-thought (CoT) reasoning and code execution to harness their complementary strengths. However, existing hybrid frameworks exhibit a critical limitation: they depend on externally dictated instructions or rigid code-integration templates, lacking metacognitive awareness -- the capacity to dynamically evaluate intrinsic capabilities and autonomously determine when and how to integrate tools. This rigidity motivates our study of autonomous code integration, enabling models to adapt tool-usage strategies as their reasoning abilities evolve during training. While reinforcement learning (RL) shows promise for boosting LLM reasoning at scale (e.g., DeepSeek-R1), we demonstrate its inefficiency in learning autonomous code integration due to inadequate exploration of the vast combinatorial space of CoT-code interleaving patterns. To address this challenge, we propose a novel Expectation-Maximization (EM) framework that synergizes structured exploration (E-step) with off-policy RL optimization (M-step), creating a self-reinforcing cycle between metacognitive tool-use decisions and evolving capabilities. Experiments reveal our method achieves superior results through improved exploration. Notably, our 7B model improves over 11% on MATH500 and 9.4% on AIME without o1-like CoT.
• Abstract（参考訳）: 言語モデル(LM)を用いた数学的問題解決の最近の進歩は、それらの相補的な強みを活用するために、チェーン・オブ・ソート(CoT)推論とコード実行を統合している。 しかしながら、既存のハイブリッドフレームワークは、外部から予測された命令や厳格なコード統合テンプレートに依存し、メタ認知的認識が欠如しているため、固有の能力を動的に評価し、いつどのようにツールを統合するかを自律的に決定できる能力である。 この剛性は、自律的なコード統合の研究を動機付け、トレーニング中に推論能力が進化するにつれて、モデルがツール使用戦略に適応できるようにします。 強化学習(RL)はLLM推論を大規模(例えばDeepSeek-R1)で促進する可能性を示しているが、CoT-codeインターリービングパターンの膨大な組み合わせ空間の探索が不十分なため、自律的なコード統合を学習する効率が不十分であることを示す。 この課題に対処するため、我々は、構造化探索(E-step)と外部RL最適化(M-step)を併用し、メタ認知ツール利用決定と進化能力の間の自己強化サイクルを創出する、新しい期待最大化(EM)フレームワークを提案する。 実験の結果, 改良された探査により, 優れた結果が得られることがわかった。 特に、我々の7Bモデルは、MATH500では11%、AIMEでは9.4%、o1のようなCoTでは9.4%改善している。

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