Generated Knowledge Prompting (TH)
Generated Knowledge Prompting (GKP, การ prompt โดยการสร้างความรู้) — คือวิธีการของ prompt engineering ที่พัฒนาขึ้นเพื่อเสริมความสามารถของโมเดลภาษาขนาดใหญ่ (LLM) ในการแก้ปัญหาที่ต้องใช้การให้เหตุผลและอาศัยความรู้เชิงข้อเท็จจริง[1] แนวคิดหลักของ GKP คือการให้โมเดลทำงานเป็นสองขั้นตอน ได้แก่ สร้างชุดข้อเท็จจริงที่เกี่ยวข้องกับหัวข้อของคำถามก่อน แล้วจึงอาศัยความรู้เหล่านั้นในการกำหนดคำตอบขั้นสุดท้าย[2]
แนวทางนี้ช่วยให้ LLM สามารถเปิดใช้งานและนำความรู้แบบ parametricภายในของตนมาใช้ ซึ่งถูกเข้ารหัสอย่างโดยนัยอยู่ในพารามิเตอร์หลายพันล้านตัว แต่มักไม่สามารถเข้าถึงได้เมื่อใช้คำถามมาตรฐาน GKP แก้ปัญหาที่โมเดล «ไม่รู้ว่าตนรู้อะไร» และช่วยให้โมเดลเชื่อมโยงข้อเท็จจริงที่กระจัดกระจายเพื่อสร้างข้อสรุปที่ถูกต้อง[2]
ประวัติและที่มา
วิธีการ Generated Knowledge Prompting ถูกนำเสนอครั้งแรกในบทความวิจัยชื่อ «Generated Knowledge Prompting for Commonsense Reasoning» ซึ่งจัดทำโดยกลุ่มนักวิจัยภายใต้การนำของ Jiacheng Liu เวอร์ชันแรกของงานวิจัยได้รับการเผยแพร่ในคลังบทความพิมพ์ล่วงหน้า arXiv เมื่อวันที่ 15 ตุลาคม 2021 และเวอร์ชันสมบูรณ์ได้รับการนำเสนอในการประชุมอันทรงเกียรติ Association for Computational Linguistics (ACL) ในปี 2022[1]
GKP กลายเป็นหนึ่งในวิธีการแรกและสำคัญที่สุดที่เสนอให้เปลี่ยนกระบวนทัศน์การโต้ตอบกับ LLM โดยเลื่อนจุดสนใจจากการสร้างคำตอบในทันทีไปสู่กระบวนการรับรู้สองขั้นตอน
กลไกการทำงานสองขั้นตอน
กลไกของ GKP แบ่งงานที่ซับซ้อนออกเป็นกระบวนการย่อยสองอย่างที่ง่ายกว่า ได้แก่ การดึงข้อมูลที่เกี่ยวข้องและการนำข้อมูลนั้นไปใช้ในการสรุป
ขั้นตอนที่ 1: การสร้างความรู้ (Knowledge Generation)
ในขั้นตอนแรก จะใช้โมเดลภาษา («ตัวสร้างความรู้») เพื่อสร้างชิ้นส่วนความรู้จำนวนหนึ่ง (M ชิ้น) ที่เกี่ยวข้องกับคำถามต้นฉบับ กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยเทคนิค few-shot prompting ซึ่งโมเดลจะได้รับตัวอย่างหลายรายการเพื่อเรียนรู้ «ในบริบท»
Prompt สำหรับการสร้างความรู้มีโครงสร้างที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน:
- คำสั่ง: คำแนะนำทั่วไป เช่น «สร้างข้อเท็จจริงหลายรายการในหัวข้อนี้»
- ตัวอย่างสาธิต: คู่ «คำถาม-ความรู้» หลายคู่ที่เขียนโดยมนุษย์ ตัวอย่างเหล่านี้มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากสอนให้โมเดลรู้ว่าข้อมูลประเภทใดถือว่ามีประโยชน์ ทั้งนี้ความรู้ที่สร้างขึ้นไม่ควรมีคำตอบอยู่โดยตรง
- คำถามใหม่: คำถามต้นฉบับของผู้ใช้ที่ต้องการสร้างความรู้สำหรับมัน
สำหรับคำถามหนึ่งข้อ จะสร้างความรู้จำนวน M รูปแบบ (ในงานวิจัยต้นฉบับ M=20) เพื่อให้ได้ชุดข้อเท็จจริงที่หลากหลายสำหรับขั้นตอนที่สอง[1]
ขั้นตอนที่ 2: การรวมความรู้และการสร้างคำตอบ (Knowledge Integration)
ในขั้นตอนที่สอง จะใช้โมเดลภาษาอีกตัวหนึ่ง («โมเดลสำหรับการสรุป») ซึ่งสามารถทำงานในโหมด zero-shot หรือได้รับการ fine-tuning สำหรับงานเฉพาะก็ได้
กระบวนการรวมความรู้เกิดขึ้นดังนี้:
- การเสริมคำถาม: คำถามต้นฉบับ (q) จะถูกรวมเข้ากับชิ้นส่วนความรู้ที่สร้างขึ้นแต่ละชิ้น (km) ตามลำดับ ผลลัพธ์คือคำถามที่ถูกเสริมจำนวน M+1 รายการ (รวมถึงคำถามต้นฉบับที่ไม่มีความรู้ประกอบ)
- การประเมินและการเลือกคำตอบ: โมเดลสำหรับการสรุปจะประเมินความน่าจะเป็นเชิงเงื่อนไขของตัวเลือกคำตอบ (a) ที่เป็นไปได้แต่ละรายการสำหรับคำถามที่ถูกเสริมแต่ละข้อ คำตอบสุดท้ายคือตัวเลือกที่ได้คะแนนความน่าจะเป็นสูงสุดจากคำถามอย่างน้อยหนึ่งข้อ
กลไกสองขั้นตอนนี้นำเสนอกระบวนการ metacognitive ในแบบหนึ่ง: «ก่อนตอบ จงคิดและกำหนดว่าคุณรู้อะไรในหัวข้อนี้»
ประสิทธิภาพและผลการทดสอบ
ประสิทธิภาพของ GKP ได้รับการตรวจสอบบน benchmark ทางวิชาการหลายรายการสำหรับการประเมินการให้เหตุผลบนพื้นฐานของสามัญสำนึก วิธีการนี้แสดงให้เห็นการปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับแนวทางพื้นฐาน
| ชื่อ benchmark | งาน | ความแม่นยำของโมเดลพื้นฐาน (%) | ความแม่นยำด้วย GKP (%) | การเพิ่มขึ้น (%) |
|---|---|---|---|---|
| NumerSense | สามัญสำนึกเชิงตัวเลข | 64.05 | 72.47 | +8.42 |
| CommonsenseQA | สามัญสำนึกทั่วไป | 39.89 | 47.26 | +7.37 |
| CommonsenseQA 2.0 | สามัญสำนึกทั่วไป | 70.20 | 73.03 | +2.83 |
| QASC | สามัญสำนึกเชิงวิทยาศาสตร์ | 76.74 | 80.33 | +3.59 |
การเพิ่มขึ้นสูงสุดพบในโหมด zero-shot ซึ่งพิสูจน์ความสามารถของ GKP ในการเปิดใช้งานความรู้ภายในของโมเดลได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องมีการ fine-tuning เพิ่มเติม
การวิเคราะห์เปรียบเทียบกับเทคนิคอื่น
GKP vs. Chain-of-Thought (CoT)
ความแตกต่างหลักระหว่าง GKP และ Chain-of-Thought (CoT) อยู่ที่ประเภทของข้อมูลที่สร้างขึ้น:
- GKP สร้างความรู้เชิงประกาศ — ข้อเท็จจริง คำจำกัดความ ข้อความเกี่ยวกับโลก («อะไร») โดยให้บริบทเพิ่มเติมแก่โมเดล
- CoT สร้างความรู้เชิงกระบวนการ — ขั้นตอนเชิงตรรกะ การคำนวณ ลำดับของการสรุป («อย่างไร») โดยให้เส้นทางการให้เหตุผลแก่โมเดล
ดังนั้น GKP ให้ฐานข้อเท็จจริง ในขณะที่ CoT ให้โครงสร้างเชิงตรรกะของการสรุป[3]
GKP vs. Retrieval-Augmented Generation (RAG)
ต่างจาก GKP วิธีการ Retrieval-Augmented Generation (RAG) ใช้แหล่งความรู้ภายนอกแบบ non-parametric
- GKP ใช้ความรู้ภายในที่โมเดลเรียนรู้มาระหว่างการฝึก โดยให้โมเดล «จำ» สิ่งที่ตนรู้อยู่แล้ว
- RAG ใช้ความรู้ภายนอกจากฐานข้อมูล เอกสาร หรืออินเทอร์เน็ต โดยให้โมเดล «ค้นหา» ข้อมูลจากโลกภายนอก
การเลือกระหว่าง GKP และ RAG ขึ้นอยู่กับงาน: GKP มีประสิทธิภาพหากความรู้ที่ต้องการเป็นที่รู้จักกันทั่วไปและมีการนำเสนออย่างดีในข้อมูลการฝึก ในขณะที่ RAG ขาดไม่ได้สำหรับข้อมูลที่เฉพาะทางสูง ข้อมูลใหม่ หรือข้อมูลที่เป็นกรรมสิทธิ์
ข้อจำกัดและความเสี่ยง
- ปัญหา «การหลอน» (Hallucination): ความเสี่ยงหลักของ GKP คือความเป็นไปได้ในการสร้างข้อเท็จจริงที่ไม่ถูกต้อง หากในขั้นตอนแรกโมเดลสร้างข้อความเท็จ ในขั้นตอนที่สองข้อความนั้นจะถูกยอมรับว่าเป็นความจริง ซึ่งนำไปสู่คำตอบที่มั่นใจแต่ผิดอย่างสิ้นเชิง
- ต้นทุนการคำนวณ: วิธีการนี้ต้องเรียกใช้ LLM หลายครั้ง (M+1 ครั้งต่อคำถามหนึ่งข้อ) ซึ่งเพิ่มเวลาตอบสนอง (latency) และต้นทุนการใช้งานอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับการ prompt แบบมาตรฐาน
- ความซับซ้อนในการพัฒนา prompt: ประสิทธิภาพของ GKP ขึ้นอยู่กับคุณภาพของตัวอย่าง few-shot อย่างมาก ซึ่งการสร้างตัวอย่างเหล่านี้เป็นงานที่ไม่ง่ายและใช้เวลามาก
วิวัฒนาการและแนวทางไฮบริด
แนวคิดที่ฝังอยู่ใน GKP ได้กลายเป็นตัวเร่งในการพัฒนาเทคนิค prompt ที่ซับซ้อนและเชื่อถือได้มากขึ้น เช่น:
- Hint-before-Solving (HSP): ผู้สืบทอดแนวคิดโดยตรงของ GKP ซึ่งนำหลักการสองขั้นตอน («ความรู้ก่อน แล้วจึงดำเนินการ») ไปใช้ไม่ใช่กับคำตอบง่ายๆ แต่กับกระบวนการให้เหตุผลที่ซับซ้อนกว่าใน CoT[4]
- Verify-and-Edit (VE): framework แบบไฮบริดที่เป็นคำตอบต่อปัญหา «การหลอน» ใน GKP และ CoT โดย VE จะสร้างห่วงโซ่การให้เหตุผลก่อน (แบบ CoT) จากนั้นตรวจสอบข้อเท็จจริงสำคัญโดยอัตโนมัติด้วยการค้นหาภายนอก (แบบ RAG) และแก้ไขการให้เหตุผลก่อนสร้างคำตอบสุดท้าย[5]
ลิงก์
- Generated Knowledge Prompting ใน Prompt Engineering Guide
บรรณานุกรม
- Liu, J. et al. (2021). Generated Knowledge Prompting for Commonsense Reasoning. arXiv:2110.08387
- Liu, J. et al. (2022). Generated Knowledge Prompting for Commonsense Reasoning. In *Proc. ACL 2022*. ACL:2022
- Wei, J. et al. (2022). Chain-of-Thought Prompting Elicits Reasoning in Large Language Models. arXiv:2201.11903
- Wang, X. et al. (2022). Self-Consistency Improves Chain-of-Thought Reasoning in Language Models. arXiv:2203.11171
- Fu, J. et al. (2024). Hint-before-Solving Prompting: Guiding LLMs to Effectively Utilize Encoded Knowledge. arXiv:2402.14310
- Zhao, R. et al. (2023). Verify-and-Edit: A Knowledge-Enhanced Chain-of-Thought Framework. arXiv:2305.03268
- Lin, B. et al. (2020). NumerSense: Probing Numerical Commonsense Knowledge of Pre-trained Language Models. Dataset page
- Talmor, A. et al. (2019). CommonsenseQA: A Question-Answering Challenge Targeting Commonsense Knowledge. ACL paper
- Khot, T. et al. (2019). QASC: A Dataset for Question Answering via Sentence Composition. arXiv:1910.11473
- Mu, J. et al. (2023). Learning to Compress Prompts with Gist Tokens. arXiv:2304.08467
หมายเหตุ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Liu, J., Liu, A., Lu, X., et al. (2022). «Generated Knowledge Prompting for Commonsense Reasoning». Proceedings of the 60th Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics. [1]
- ↑ 2.0 2.1 Liu, J., Liu, A., Lu, X., et al. (2021). «Generated Knowledge Prompting for Commonsense Reasoning». arXiv preprint arXiv:2110.08387. [2]
- ↑ Wei, J., Wang, X., Schuurmans, D., et al. (2022). «Chain-of-Thought Prompting Elicits Reasoning in Large Language Models». arXiv preprint arXiv:2201.11903. [3]
- ↑ Katz, O., Maman, Y., et al. (2024). «Hint-before-Solving Prompting: Guiding LLMs to Effectively Utilize Scaffolding». arXiv preprint arXiv:2402.14310. [4]
- ↑ Zhao, R., Zhang, J., et al. (2023). «Verify-and-Edit: A Knowledge-Enhanced Chain-of-Thought Framework». arXiv preprint arXiv:2305.03268. [5]