We have recently witnessed a number of impressive results on hard mathematical reasoning problems with language models. At the same time, the robustness of these models has also been called into question; recent works have shown that models can rely on shallow patterns in the problem description when predicting a solution. Building on the idea of behavioral testing, we propose a novel framework, which pins down the causal effect of various factors in the input, e.g., the surface form of the problem text, the operands and math operators on the output solution. By grounding the behavioral analysis in a causal graph describing an intuitive reasoning process, we study the behavior of language models in terms of robustness and sensitivity to direct interventions in the input space. We apply our framework on a test bed of bivariate math word problems. Our analysis shows that robustness does not appear to continuously improve as a function of scale, but that the recent LLM, GPT-3-Instruct (175B), achieves a dramatic improvement in both robustness and sensitivity, compared to all other GPT variants.


翻译:在语言模型的硬数学推理问题上,我们最近看到了一系列令人印象深刻的结果。与此同时,这些模型的稳健性也受到质疑;最近的工作表明,模型在预测解决方案时可以依赖问题描述中的浅型模式。基于行为测试的理念,我们提出了一个新框架,将各种投入因素的因果关系(例如问题文本的表面形式、操作和数学操作员)定在产出解决方案上。通过在描述直观推理过程的因果图表中进行行为分析,我们从强性和敏感性的角度研究语言模型的行为,以直接干预输入空间。我们将我们的框架应用在双轨数学问题的测试台上。我们的分析表明,强性似乎不会作为一个规模函数不断改善,但最近的LLM、GPT-3-Instruct(175B)与所有其他GPT变异体相比,在稳健性和敏感性方面都取得了显著改善。

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