論文の概要: United Minds or Isolated Agents? Exploring Coordination of LLMs under Cognitive Load Theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.06843v1
• Date: Sat, 07 Jun 2025 15:48:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 21:10:47.057605
• Title: United Minds or Isolated Agents? Exploring Coordination of LLMs under Cognitive Load Theory
• Title（参考訳）: ユナイテッド・マインドと分離エージェント : 認知負荷理論に基づくLCMのコーディネーション
• Authors: HaoYang Shang, Xuan Liu, Zi Liang, Jie Zhang, Haibo Hu, Song Guo,
• Abstract要約: 大規模言語モデル(LLM)は、複雑で多面的なタスクに顕著なパフォーマンス天井を示す。 CoThinkerは認知的過負荷を軽減し、協調的な問題解決能力を高めるために設計された新しいフレームワークである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.058714578635222
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Large Language Models (LLMs) exhibit a notable performance ceiling on complex, multi-faceted tasks, as they often fail to integrate diverse information or adhere to multiple constraints. We posit that such limitation arises when the demands of a task exceed the LLM's effective cognitive load capacity. This interpretation draws a strong analogy to Cognitive Load Theory (CLT) in cognitive science, which explains similar performance boundaries in the human mind, and is further supported by emerging evidence that reveals LLMs have bounded working memory characteristics. Building upon this CLT-grounded understanding, we introduce CoThinker, a novel LLM-based multi-agent framework designed to mitigate cognitive overload and enhance collaborative problem-solving abilities. CoThinker operationalizes CLT principles by distributing intrinsic cognitive load through agent specialization and managing transactional load via structured communication and a collective working memory. We empirically validate CoThinker on complex problem-solving tasks and fabricated high cognitive load scenarios, demonstrating improvements over existing multi-agent baselines in solution quality and efficiency. Our analysis reveals characteristic interaction patterns, providing insights into the emergence of collective cognition and effective load management, thus offering a principled approach to overcoming LLM performance ceilings.
• Abstract（参考訳）: 大きな言語モデル(LLM)は、多種多様な情報の統合に失敗したり、複数の制約に従わなかったりするため、複雑で多面的なタスクに対して顕著なパフォーマンスの天井を示す。 課題の要求がLLMの効果的な認知負荷能力を超えると、そのような制限が生じると仮定する。 この解釈は認知科学において認知負荷理論(CLT)と強い類似性を示し、人間の心の類似した性能境界を説明し、LLMがワーキングメモリの特徴を束縛していることを示す新たな証拠によってさらに支持されている。 認知的過負荷を軽減し,協調的な問題解決能力を高めるために設計された,新しいLCMベースのマルチエージェントフレームワークであるCoThinkerを紹介する。 CoThinkerは、エージェントの専門化を通じて固有の認知負荷を分散し、構造化通信と集合ワーキングメモリを介してトランザクション負荷を管理することで、CLTの原則を運用する。 我々はCoThinkerを複雑な問題解決タスクと高認知負荷シナリオで実証的に検証し、ソリューションの品質と効率における既存のマルチエージェントベースラインの改善を実証した。 本分析では, 特徴的相互作用パターンを明らかにするとともに, 集団認識の出現と効果的な負荷管理について考察し, LLM性能天井を克服するための原則的アプローチを提案する。

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