当前位置:首页 > 文章列表 > 科技周边 > 人工智能 > 中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准

中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准

来源:机器之心 2024-10-27 22:33:50 0浏览 收藏

大家好,今天本人给大家带来文章《中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准》,文中内容主要涉及到,如果你对科技周边方面的知识点感兴趣,那就请各位朋友继续看下去吧~希望能真正帮到你们,谢谢!

中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准

编辑 | ScienceAI

近日,认知智能全国重点实验室、中国科学技术大学陈恩红教授团队,科大讯飞研究院 AI for Science 团队发布了论文《ChemEval: A Comprehensive Multi-Level Chemical Evaluation for Large Language Models》,介绍了新研发的一个面向化学领域大模型能力的多层次多维度评估框架 ChemEval

中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准

论文链接: https://arxiv.org/pdf/2409.13989

项目链接: https://github.com/USTC-StarTeam/ChemEval

研究动机

自然语言处理(NLP)领域中,大语言模型(LLMs)显著提升了语言理解和生成能力。随着 LLMs 在垂直领域的广泛应用,探索其在科学研究中的应用成为热点,尤其是在化学领域。

化学涉及复杂的分子结构、性质和反应机制,对 LLMs 提出挑战和机遇。

LLMs 处理文本数据的优势,在化学领域面临独特挑战:

  1. 化学专业术语众多
  2. 分子间相互作用复杂
  3. 需深刻理解高级化学知识

这些挑战凸显了系统评估 LLMs 化学领域能力的必要性,以衡量其实际能力和识别应用领域。

现有的基准测试(如 MMLU)涵盖广泛领域,但评估任务主要限于基础概念问答,缺少对深层次能力的评估。而 ChemLLMbench 等基准专注于化学任务,但评估未涉及分子理解、化学知识推演等高阶能力。

因此,本文构建了 ChemEval,一个针对化学领域的多维度能力评估体系

ChemEval 设计基于一个核心理念:全面评估 LLMs 在化学领域的基础知识掌握高级概念理解应用能力。

通过一系列精心设计的多级任务,ChemEval 评估 LLMs 在化学基础问题到高级挑战(分子结构理解、化学反应预测、科学知识推断等)方面的能力。

ChemEval 不仅为化学领域 LLMs 应用提供评估见解,还为未来模型优化和应用开辟新道路。

中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准

图 1:ChemEval 概览

基准介绍和构建

本研究建立了一个名为 ChemEval 的基准,致力于评估化学领域内大语言模型 (LLM) 的能力,弥补当前化学领域缺乏多层级、多维度任务体系评估基准的空白。

该基准包括化学领域能力的四个等级,每个等级涉及多个化学评估维度,确保对 LLM 的全面评估。ChemEval 通过一系列精心设计的任务来衡量大模型理解和推断化学知识的能力。

高等知识问答

「高等知识问答」维度旨在评估模型对核心化学概念和原理的理解能力。包括客观问答和主观问答两个维度,共 5 个不同的任务,评估模型在化学术语、定量分析等领域的洞察力。

其中,客观问答通过多项选择、填空题等任务评估模型的基本知识掌握程度。此外,主观问答要求模型提供详细的解决方案或理由,反映其对化学原理的理解和应用能力。

文献理解

「文献理解」维度用于评估模型从科学文献中提取关键信息和归纳总结的能力,包括信息抽取和归纳生成两个维度,共 15 项任务。

信息抽取任务涉及识别化学实体、反应底物和催化类型等,确保模型能够定位和抽取文本中的化学信息。归纳生成任务要求模型根据现有数据和知识生成总结性的内容,如文献摘要和反应类型识别归纳等。

分子理解

「分子理解」维度考察模型在分子水平上的理解和生成能力。包括分子名称生成、分子名称翻译、分子性质预测和分子描述四个维度,共 9 项任务。

分子名称生成任务评估模型生成有效化学结构表示的能力。分子名称翻译任务通过模型在不同格式之间转换分子名称,评估模型理解各种格式的分子名称以及互译的能力。分子特性预测任务关注分子的物理、化学等属性的知识掌握能力。分子描述任务则评估模型从分子结构中预测物理化学性质的能力。

科学知识推演

「科学知识推演」维度重点评估模型在化学研究中的推理和创新能力,包括逆合成分析、反应条件推荐、反应结果预测和反应机制分析四个关键维度,共 13 项任务。逆合成分析任务评估模型合成路径的分析规划能力。

反应条件推荐任务用于评估特定化学反应条件推荐的准确性。反应结果预测任务旨在评估模型预测化学反应结果的能力。反应机制分析任务考察模型从反应物转化为产物的步骤分析能力。

综上所述,ChemEval 通过精心设计的任务和数据集,覆盖了化学研究的多个层面。如图 1 所示,ChemEval 包含化学领域的 4 个关键层级,评估了 12 个维度的 LLM 能力,涵盖了 42 个独特的化学任务。

这些任务由开源数据和化学专家精心设计的数据构成,确保了任务的实用价值,并能有效评估 LLM 的能力。fenye图 2:任务层级及任务类型

数据集构建过程

这项研究对大模型进行了全面的评估工作,其中数据来源主要包括开源数据和领域专家数据。

  1. 开源数据通过关键词检索并下载相关的开源数据集,从中筛选化学评估方向的下游任务,并下载这些任务的官方数据集。
  2. 同时,领域专家从科学文献、专业教材以及化学实验数据中手动构建了部分任务类型对应的问答对。

在数据处理阶段,需要对化学领域原始数据进行了仔细筛选和过滤,以适应多样的任务需求。

对于高级知识问答,主要从本科和研究生教材及教辅材料中编制了广泛的问答对,涵盖有机化学、无机化学、材料化学等七个类别,确保化学概念和原理的多样性。

对于文献理解,从科学文献中提取相关片段和问题,结合任务特定答案创建测试集。分子理解和科学知识推演则结合开放数据集与实验室专有数据,设计测试集以满足下游任务的评估需求。

实验结果

在 ChemEval 的基准测试中,一共评估了 12 个主流的 LLMs,包括 8 个通用模型和 4 个化学领域模型。

实验结果表明,尽管像 GPT-4 和 Claude-3.5 这样的通用 LLMs 在文献理解和指令遵循方面表现出色,但它们在需要高级化学知识的任务上表现不佳。

相反,化学的领域 LLMs 表现出更强的化学能力,但它们的文献理解能力有所下降。

中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准

图 3:主要实验结果。

结论:

  1. 化学领域模型在需要深层化学知识的任务上优于通用模型。
  2. 大语言模型难以在没有严格格式化约束的情况下一致地生成准确的化学公式。
  3. 化学领域模型在遵循指令方面的能力明显低于通用模型。

详情:

任务设计、评估指标和子任务实验结果参见 ChemEval 原文。

意义:

这项工作提供了以下见解:

  • LLMs 在化学研究中的应用
  • LLMs 在化学领域的优化和应用

团队介绍:

认知智能全国重点实验室

  • 主页:https://cogskl.iflytek.com/
  • 由科大讯飞和中国科学技术大学联合共建
  • 国家级科研平台,2022 年入选全国重点实验室

科大讯飞研究院

  • 成立于 2005 年
  • 专注于人工智能核心技术研究
  • 在智能语音、计算机视觉、自然语言处理等领域取得领先成果

到这里,我们也就讲完了《中国科大、科大讯飞团队开发ChemEval:化学大模型多层次多维度能力评估的新基准》的内容了。个人认为,基础知识的学习和巩固,是为了更好的将其运用到项目中,欢迎关注golang学习网公众号,带你了解更多关于理论的知识点!

版本声明
本文转载于:机器之心 如有侵犯,请联系study_golang@163.com删除
Java函数式接口在测试和断言中的作用?Java函数式接口在测试和断言中的作用?
上一篇
Java函数式接口在测试和断言中的作用?
## 使用 for select 时,case 语句块中的 return 为什么会导致阻塞?
下一篇
## 使用 for select 时,case 语句块中的 return 为什么会导致阻塞?
查看更多
最新文章
查看更多
课程推荐
  • 前端进阶之JavaScript设计模式
    前端进阶之JavaScript设计模式
    设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
    542次学习
  • GO语言核心编程课程
    GO语言核心编程课程
    本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
    508次学习
  • 简单聊聊mysql8与网络通信
    简单聊聊mysql8与网络通信
    如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
    497次学习
  • JavaScript正则表达式基础与实战
    JavaScript正则表达式基础与实战
    在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
    487次学习
  • 从零制作响应式网站—Grid布局
    从零制作响应式网站—Grid布局
    本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
    484次学习
查看更多
AI推荐
  • PPTFake答辩PPT生成器:一键生成高效专业的答辩PPT
    PPTFake答辩PPT生成器
    PPTFake答辩PPT生成器,专为答辩准备设计,极致高效生成PPT与自述稿。智能解析内容,提供多样模板,数据可视化,贴心配套服务,灵活自主编辑,降低制作门槛,适用于各类答辩场景。
    10次使用
  • SEO标题Lovart AI:全球首个设计领域AI智能体,实现全链路设计自动化
    Lovart
    SEO摘要探索Lovart AI,这款专注于设计领域的AI智能体,通过多模态模型集成和智能任务拆解,实现全链路设计自动化。无论是品牌全案设计、广告与视频制作,还是文创内容创作,Lovart AI都能满足您的需求,提升设计效率,降低成本。
    9次使用
  • 美图AI抠图:行业领先的智能图像处理技术,3秒出图,精准无误
    美图AI抠图
    美图AI抠图,依托CVPR 2024竞赛亚军技术,提供顶尖的图像处理解决方案。适用于证件照、商品、毛发等多场景,支持批量处理,3秒出图,零PS基础也能轻松操作,满足个人与商业需求。
    26次使用
  • SEO标题PetGPT:智能桌面宠物程序,结合AI对话的个性化陪伴工具
    PetGPT
    SEO摘要PetGPT 是一款基于 Python 和 PyQt 开发的智能桌面宠物程序,集成了 OpenAI 的 GPT 模型,提供上下文感知对话和主动聊天功能。用户可高度自定义宠物的外观和行为,支持插件热更新和二次开发。适用于需要陪伴和效率辅助的办公族、学生及 AI 技术爱好者。
    25次使用
  • 可图AI图片生成:快手可灵AI2.0引领图像创作新时代
    可图AI图片生成
    探索快手旗下可灵AI2.0发布的可图AI2.0图像生成大模型,体验从文本生成图像、图像编辑到风格转绘的全链路创作。了解其技术突破、功能创新及在广告、影视、非遗等领域的应用,领先于Midjourney、DALL-E等竞品。
    52次使用
微信登录更方便
  • 密码登录
  • 注册账号
登录即同意 用户协议隐私政策
返回登录
  • 重置密码