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解説
ねえねえ智也くん!この『Proof-RM』っていう論文、タイトルがかっこいいね!数学の証明をAIがやってくれるの?
いや、正確には「証明が正しいかどうかを判定するAI」についての研究だよ。亜美さんは、数学のテストで答えは合ってるのに、途中の式がめちゃくちゃでバツにされたことない?
うっ……心当たりがありすぎるかも。答えさえ合ってればいいじゃんって思っちゃうんだよね。
今のAIもそれと同じ問題を抱えてるんだ。答えの数字だけを当てるのは得意だけど、論理的な証明プロセスをちゃんと評価するのは難しい。この論文は、その「証明のプロセス」を正しく評価するための『報酬モデル(RM)』を作ろうとしているんだよ。
報酬モデル?AIにお小遣いをあげる係のこと?
まあ、例えとしては近いかな。AIが学習するときに「今の証明は正解だよ」とか「ここは論理が飛んでるよ」って教えてあげる審判みたいな役割だね。特にオリンピックレベルの難しい数学だと、人間が採点するのも大変だから、これを自動化したいんだ。
なるほどね!でも、AIにそんな難しいこと教えるのって大変じゃない?
そこがこの論文のすごいところでね。まず、大量の「問い・証明・判定」のセット、通称QPCデータを作るパイプラインを構築したんだ。既存のLLMを使って、わざと間違った証明や、言葉遣いが違う証明をたくさん作らせるんだよ。
わざと間違わせるの?性格悪いね!
いや、学習のためだよ。正しい証明だけじゃなくて、どこで間違えやすいかを教えないと、優秀な審判にはなれないからね。しかも、人間が全部チェックするんじゃなくて、複数のAIに判定させて、意見が一致したものだけを使うことで効率化してるんだ。
へぇー、賢い!それで、そのデータを使ってどうやって学習させるの?
強化学習を使うんだけど、ただ学習させるだけだとAIが「変な言葉を繰り返す」みたいな暴走をすることがあるんだ。それを防ぐために、トークンの重みを調整したり、思考のプロセス自体にも報酬を与えたりする工夫をしてるんだよ。
暴走しちゃうんだ……。で、結果はどうだったの?そのProof-RMちゃんは優秀なの?
かなり優秀だよ。GPT-4みたいな最新のモデルよりも、証明の正誤を正確に見抜けるようになったんだ。しかも、学習に使っていない新しい問題に対しても、ちゃんと判定できる汎用性があることがわかった。
すごーい!じゃあ、これがあれば将来は数学の宿題も全部AIが丸付けしてくれるってこと?
そうだね。それだけじゃなくて、AIが自分で数学の新しい定理を発見するのを助けたり、より高度な推論ができるAIを育てるための「先生」役になったりすることが期待されてるよ。
夢が広がるね!でも、何か弱点はないの?
まだ課題はあるよ。非常に複雑な論理構造だと判定をミスすることもあるし、完全に人間レベルの数学的直感を持っているわけじゃない。これからは、もっと複雑な証明や、形式言語を使った厳密な検証との組み合わせが研究されていくはずだね。
ふーん、じゃあ私もProof-RMに私の「明日から本気出す」っていう証明を採点してもらおうかな!
それは判定するまでもなく『False(偽)』で即答されると思うよ。
要点
- 高度な数学の証明問題を自動で検証するための報酬モデル「Proof-RM」を提案した。
- 従来のAIは数値や選択肢の正誤判定は得意だが、論理的な証明プロセスの検証には課題があった。
- LLMを活用して、多様な正解・不正解の証明を含む「問い・証明・判定(QPC)」のデータを効率的に収集する手法を開発した。
- 強化学習(RL)の安定性を高めるために、トークンの重みバランスを調整するなどの新しい学習レシピを導入した。
- 実験の結果、Proof-RMは既存のトップレベルのLLMを上回る精度で証明の正誤を判定でき、未知の問題への汎用性も高いことが示された。