访谈：Jason Wei | 思维链灵感来源于冥想
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/sIrnDtpm8zsvpaMKN4U0ZQ 作者：智源社区，采访&撰文 李梦佳
导读
在大模型的研发道路上，思维链、指令微调和智能涌现等关键思想备受关注。**正是思维链技术（Chain of Thought）让大模型能够涌现出一系列神奇的能力，成为了现代大语言模型产生「涌现」的底层技术。**思维链旨在通过向大语言模型展示少量的样例，并通过这些样例解释推理过程，让大语言模型学会在生成答案时展示推理过程，并引导其得到更准确的答案。相当于将黑盒深度学习的多步推理过程的中间步骤拆开，结耦了各个步骤的工作，简化了每一步工作上模型的压力，在提高可解释性的同时提升了模型性能。
**研究灵感往往来自某次偶然的一瞥惊鸿，可遇而不可求。**谈起思维链的灵光乍现，CoT提出者Jason Wei表示，他的灵感来源是一本叫做《Waking up》的冥想之书，该书作者为美国无神论者、公共知识分子Sam Harris，从灵修（spirituality）的角度讲述了思维、意识和自我的关系。
智源社区特别邀请到现任OpenAI科学家Jason Wei进行了独家专访，请他谈到了做研究的点点滴滴，以及在谷歌和OpenAI的工作经历。Jason Wei毕业于达特茅斯大学，在大模型研发领域拥有丰富的经验和杰出成就，在谷歌工作期间曾主导推广了大语言模型中包括思维链提示、指令微调和模型涌现在内一系列关键思想的诞生。
要点速览
- 对于当时的许多华人家庭来说，美国梦就是供孩子去读常春藤盟校，在华尔街谋求一份体面的工作，赚很多钱。而我成为了当时朋友圈中唯一一个从事人工智能研究的人。
- 早期的化学研究教会了我何为研究的本质，以及如何提出严格的假设并进行测试。
- 在2019年我创建了第一个对肺癌分类的神经网络。这也是我发表的一篇论文，在论文被接收前被拒了六次。
- 我对冥想很感兴趣。冥想的作用是观测到你头脑中出现的所有想法，我称之为思想流（stream of thought），连续不断流动的思想。参考人类内在的思考过程，我认为模型也可以有思想流。
- 这项技术上被称为思维链的原因是，思想流更像是杂乱无章地，随机在头脑中涌现的任何东西。而思维链则是一个更有逻辑或组织性质的思维过程。
- 从谷歌到OpenAI，最大的变化是每个人从做自己的研究、选择项目转变为在具有核心目标的更大团队中工作。
- OpenAI 的员工工作非常努力，所有人都对通用人工智能 (AGI) 充满热情。大部分加入OpenAI的人都是想参与研究一些更庞大的事项，成为GPT这样项目的一员。
- 我不是非常擅长平衡工作和生活，也不认为每个人都应该渴望做到平衡。事实是，没有哪个超级成功的人是不努力工作的。我的策略是每周休息一天，其他日子都工作，到晚上10 点或 11 点左右。确保睡眠充足，且每周至少锻炼3次。
- 关于推广宣传，很多研究者做得还远远不够。贝尔实验室著名数学家Richard Hamming的建议是，应该花与实际工作（做实验写论文）一样多的时间来做宣传。
华尔街之梦，从银行家到神经网络
Q：能描述下你早年的生活和成长经历，从何时开始接触科研的呢？
A：早年我在弗吉尼亚州的（小镇）上长大，上的公立小学，但考上了一所很有竞争力的高中，也就是Thomas Jefferson中学，那是一所你必须参加考试才能被录取的学校，学生SAT 的平均成绩非常高。
位于弗吉尼亚州的托马斯杰弗逊科技中学（Thomas Jefferson High School for Science and Technology），享有“全美第一公立高中”的美誉，全美排名前2%学校里的同学都很拔尖，高中几乎是我人生中最努力的阶段，基本上我在那里学到的最主要的东西就是要「全力拼搏」work hard。大多数人要么喜欢打比赛，要么喜欢研究，我属于后者，从高中阶段就开始做研究了。**最初，我在美国海军研究实验室（Naval Research Lab，简称NRL）做了一些化学相关的研究。**当时接触研究的机会还很少，但我会尽可能抓住机会。当然，我现在不再从事化学研究了。
Q：早期的化学研究在方法论或思维方式上影响了你后来的工作吗？
A：它教会了我何为研究的本质，以及如何提出严格的假设并进行测试。
Q：了解到你最初的梦想是成为一名华尔街银行家，这个梦想后来发生了哪些变化？
A：对，**过去我们常说美国梦（American dream）。基本上，对于当时的许多华人家庭来说，美国梦就是让你的孩子去读常春藤盟校，在华尔街谋求一份体面的工作，赚很多钱。**我去了达特茅斯，它是比较低调的常春藤盟校，达特茅斯本身和华尔街有很密切的联系，周围所有人都在卷金融去投行，而我大一时没有得到金融方面实习的机会，这就有点像偏离了轨道。正好我母亲有一个朋友在做人工智能初创公司。我联系上了他，于是决定尝试下做AI，因此我成为了朋友圈当中唯一一个从事人工智能研究的人，有点孤单。（编者注：美国梦通常代表经济上的成功或是企业家的精神。历史学者亚当斯在1931年将“美国梦”定义为，“无论每个人的社会阶层或出生环境如何，生活都应该变得更好，更丰富，更丰裕，每个人都有机会根据能力或成就而定”。）
Q：能分享更多在达特茅斯大学生活的经历和轶事吗？
A：达特茅斯虽然是排名前100的学校，但没有很多从事AI研究的教授。当时正好有一个机会做医学图像数据处理，于是我在2019年创建了第一个可以对肺癌进行分类的神经网络。这也是我试图发表的一篇论文，**在论文被接收前我被拒了六次。**当时的动机只是单纯地想发表论文，为了申请博士项目。在达特茅斯期间，我也曾经前往丹麦交换。
Q：谈谈你最喜欢的导师以及对你影响最大的人吗？
A：我的校友Sam Greydanus，他比我大三岁，我们大概交流过五次。他是在达特茅斯为数不多从事AI研究的人之一，和我一样后来也去了谷歌的AI Residency项目做出很多不错的工作。鉴于当时在达特茅斯AI氛围很一般的情况下，他的存在让我鼓舞人心。他给当时作为机器学习“新学徒”的我写了一封长邮件，列出了很多有用的建议，比如阅读Arxiv、经常发布代码并撰写有关研究的博客文章。具体建议如下：
嗨，Jason，我记得你，很高兴收到你的来信！关于如何进行深度学习研究，我有一些（相当固执己见的）建议。这是一个列表（按最重要的内容/半时间顺序排列）。
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阅读 Andrej Karpathy 的所有博客文章
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阅读 Chris Olah 的所有博客文章
- 阅读你感兴趣的 Distill 上的任何帖子。或者看下我列出的帖子(https://Qreydanus.qithub.io/)
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也许 - 参加像 Andrew Ng 的 Coursera 课程这样的在线课程
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绝对 - 使用 Jupyter Notebook、NumPy 和 PyTorch 编写简单的个人项目。当你完成它们时
- 发布良好的、记录良好的代码（参见我的 github）
- 写一篇关于你所做的事情的简短博客文章（参见我的博客）
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下载Arx应用程序，浏览 Arxiv（机器学习预印本的在线存储库）上的论文。每天左右在通勤途中检查一下。遵循 cs.LG、cs.NE 和 stat.ML 标签。另外，请为以下作者加注星标：Yoshua Bengio、Yann LeCunn、Geoffery Hinton、Jason Yosinski、David Duvenaud、Andrej Karpathy、Pieter Abbeel、Quoc Lee、Alex Graves、Koray Kavukcuoglu、Gabor Melis、Oriol Vinyals、Jasch Sohl-Dickstein、Ian Goodfellow 和Adam Santoro。如果及时了解他们上传的论文，并浏览我提到的三个类别中论文的标题/摘要，就可以很 快对 SOTA 研究有一个有效的了解。或者：开始每天浏览 Arxiv Sanity Preserver 的“热门炒作”和“最近热门”选项卡。
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当/如果你开始在达特茅斯进行研究时，请确保涉及深度学习的一些元素。
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如果可以在 PyTorch 和 TensorFlow 之间进行选择，请选择 PyTorch。你会终生感激这个决定。
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值得阅读的热门论文：AlexNet 论文、Alex Graves“生成序列”论文、Jason Yosinski（他是一位优秀作者）的任何论文、神经图灵机论文、DeepMind Atari 论文，也许还有 Goodfellow 的 GAN 论文，尽管我还没有读过。如果可以的话，远离 GAN。
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在 ML 阶段，简单问题 + 超简单实验 » 大型、多 GPU 的工作。有很多好的研究（例如，到目前为止我几乎所有的工作）都可以在一台像样的 MacBook 上完成。
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不要被这份清单淹没。你可能会找到更适合自己的道路。我能给出的最好建议就是重复Richard Feynman的建议：“以尽可能无纪律、无礼和原创的方式努力学习你最感兴趣的东西。”
Q：在研究道路上，关键的转折点、幸运时刻还有哪些？
A：最幸运的时刻还是加入谷歌AI Residency项目，这个项目的接收率大概是1%，帮助我直接进入工业界。这是一个为期 12 个月的研究项目，参与者不必拥有博士学位，但你可以作为研究人员进行研究。如果在这个项目中表现出色，就可以留在谷歌担任长期研究员。
思维链CoT，来源于深度冥想，让模型模仿人类的思维流动
Q：在 Google Brain 工作感觉如何，比如思维链的项目，是什么给了你灵感？
A：在 2022 年之前，在 Google Brain 工作被认为是最好的工作之一，当然现在仍然如此。在谷歌，你有很多自由和资源可以做任何你想做的事情。这相当理想。而且也可以发表很多论文，都会署名，也附带很多荣誉。我在的时期有点像AI研究的黄金时代，我非常爱谷歌。
Q：关于思维链（Chain of Thought），你给出的关键词是冥想。能详细说明一下吗？
A：对，我对冥想很感兴趣。冥想的作用是观测到你头脑中出现的所有想法，我称之为思想流（stream of thought），基本上就是连续不断流动的思想，为此我写了一篇评论文章Artificial stream of thought has non-trivial connections to consciousness（https://jasonwei20.github.io/files/artificial_stream_of_thought.pdf），但当时没有受到多少关注，因为没有实验来证明。很多观点文章都认为，语言模型可以有思想流，也暗示着意识的存在。我想到可以参考人类如何解决数学问题的过程，**在给出问题的答案之前，人类有一个内在的思考流程，于是我从数学问题出发，尝试改变prompt，发现了语言模型也可以具有内在推理能力**（要求模型在回答之前进行一系列思考过程，也就是思维链）。起初效果并不好，和模型大小有关，后来更加强大的PalM出现了，模型越大CoT可以做得更好。后来我将这种思维链的技巧嫁接在解决其他类型的问题上，也表现得很好。技术上被称为思维链的原因是，思想流更像是杂乱无章地，随机在头脑中涌现的任何东西。而思维链则是一个更有逻辑或组织性质的思维过程。
Q：这种冥想的灵感是否和宗教有关？
A：不，我不信教，但我受到了**Sam Harris所写的《Waking up— A Guide to Spirituality Without Religion》一书的启发。**这就是我的灵感来源。（编者注：《Waking up》一书作者为美国无神论者、公共知识分子、脑神经科学家Sam Harris，这本书是写给美国人口百分之二十的”spiritual but not religious”，即相信灵性的存在，但是没有宗教信仰的人。该书强调如何通过冥想消除人类对于自我的幻象，试图用脑科学研究、思想实验来证明：1）人的思维有更高维度的存在，我们认为的自我、喜怒哀乐其实都是虚幻的，基本就是佛教的世界观 2）人可以籍由冥想练习来达到空性的体验）
《觉醒：通往灵性的非宗教指南》，Sam Harris著，阅读链接
Q：在谷歌，你也领导了finetuning（微调）项目，这项工作面临哪些挑战？
A：对当时我们参与了FLAN项目，那时我们还不知道如何对语言模型做微调，所以很难防止过拟合。我和团队不得不做的一件事就是**为这些模型手动编写数百条不同的指令，以防止模型过拟合。**其次，要弄清楚实验设计并正确进行实验，当时微调的运算量很大。因此我们必须做出规划，运行消融实验等。同时也考虑设计实验，来评估零样本任务。我们率先在 Google 内部尝试微调大语言模型以遵循指令。
Q：所以你们团队是指令微调的先驱？
A：OpenAI在我们之前就做过一些指令微调的工作，但他们没有发表相关论文。所以我们应该算是第一个在正式论文中提出指令微调（instruction tuning，原文链接：https://openreview.net/forum?id=gEZrGCozdqR）这个术语的团队。
Q：平时是如何组织团队，与最聪明的人一起开展项目的？
A：当你与真正优秀的合作者一起工作时，他们通常有非常高的标准。你需要不断强迫自己专注在重要的工作上，并拥有雄心勃勃的梦想。和他们一起工作时，每当你展示一个成果，他们都会不断地问，有什么方法可以做得比这个结果更好吗？他们通常会不断地push你做得更好。比如我的同事Quoc V. Le就经常对我说，如果你能用小10倍的模型来实现这个功能，那就太好了，这确实是一件很难实现的事情。
Q：你也写了很多关于涌现的文章，模型最让你兴奋的涌现能力是什么？
A：其中有三篇文章中提到的涌现能力最让我兴奋。
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- 上下文学习（In-context learning，https://arxiv.org/abs/2303.03846）。更大的语言模型实际上能进行“真正的”上下文学习，它们能够推理输入标签映射（input-label mappings），而不是仅仅遵循格式；
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- 思维链推理，尤其是分解。因为这意味着AI有一天可能能够解决极具挑战性的问题，例如气候变化；
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- U形缩放（U-shape Scaling：https://arxiv.org/abs/2211.02011）。
有时，语言模型会随着规模的扩大而变得更糟，你可能认为它们的表现会持续变得愈加糟糕。但如果继续扩大规模，这种趋势会发生改变。随着模型规模扩大，其性能开始变好。因此整体变化趋势呈现U形。
Q：如果继续沿着这条路走下去，未来可能会涌现什么样的模型能力？
A：我认为如果模型能具有规划能力会很有趣。如果你问它，解 决这个数学问题需要哪5步，它很可能答不上来。可能单独的步骤能解决得好，但整体规划就做得很差。此外就是更好的通用性表现。当前最主要的问题是有时候语言模型不太可靠，在某些用例中你无法完全信任它，只有90%正确率。如果能跨过这个门槛，可能会非常有用。
OpenAI的指针：无他，唯努力尔
Q：你是如何从 Google Brain 过渡到OpenAI的？与在 Google 工作相比，在 OpenAI 工作感觉如何？你喜欢那边的工作氛围吗？
A：我想体验下和不同的人一起工作，确实有很多人从谷歌离职了。在OpenAI的工作让人非常兴奋，所有人都对通用人工智能 (AGI) 充满热情。OpenAI 的员工工作非常努力，团队也很专注。你可以自由地从事自己想做的事情，当然大部分加入OpenAI的人都是想参与研究一些更庞大的事项，成为GPT这样项目的一员。
Q：在 OpenAI 和在 Google 工作最大的区别是什么？
A：谷歌最近也发生了很大的变化。因此很难进行同类比较。最大的变化就是从每个人都做自己的研究、选择项目转变为在核心目标更突出的庞大团队中工作。OpenAI非常专注于构建 AGI，尤其是安全的 AGI。
Q：你之前的工作和目前GPT-4一类的项目联系如何？
A：我以前研究过大型语言模型，现在我仍然研究大型 语言模型，很多东西仍然相关，包括前面提及我主导的两篇工作（Chain-of-Thought Prompting Elicits Reasoning in Large Language Models，https://arxiv.org/abs/2201.11903；Emergent Abilities of Large Language Models，https://openreview.net/pdf?id=yzkSU5zdwD）我过去学到的主要技能，其中两个最重要的是注重优先级和沟通能力。我认为这两项技能仍然非常相关，即使我不再写论文了。我仍然在做研究，但并不是我所做的所有研究都发表了。另外，GPT-4的大部分工作是在我加入之前就已经完成了的，我在评估方面做了一点贡献。
Q：你自己的短期或长期研究目标是什么？
A：长期目标只是构建 AGI。我认为成为构建 AGI 的一员是一件非常深刻和令人兴奋的事情。
Q：所以AGI还有很长的路要走对吗？
A：取决于你对长的定义。
Q：构建AGI路径有很多，你在整个方案中AGI项目的工作定位是什么？
A：我想说这是一个很难回答的问题。我不知道通往AGI的道路。我认为我之前的一些工作更加关注语言模型可以进行推理的事实。而且，当你扩展语言模型时，你会获得这些你可能意想不到的新兴能力。我认为这是我在谷歌期间试图推广的两件事。
Q：如何看待人工智能的未来以及个人在该领域未来的研究方向？
A：我一直在思考的一件事是评估。很难进行模型评价的原因之一是：语言模型可以完成非常广泛的任务。它们生成这些非常长的补全内容，甚至人类也需要很长时间才能阅读。通常对于这些类型的任务来讲，没有明确的定义来说明什么样才是完美的实现效果。**在某种程度上，评价指标是研究人员所要优化的目标函数。**如果能深入了解模型的行为和局限性，就可以更好地引导研究人员做出正确的事情。
Q：关于涌现能力，未来的疯狂想象是什么？
A：我觉得未来重要的方向包括，更事实性不会产生幻觉的语言模型，可以使用工具与世界进行交互的多模态模型，以及一般意义上更加安全的模型。
Q：对于想要在这个领域开展职业生涯的人来说，你认为最重要的建议是什么？
A：工作真的要非常努力。不仅涉及研究本身，还涉及研究周期的所有部分，例如选择研究课题，并宣传这项工作，并且我有意识地努力与那些我真正钦佩并且能力非常强的人合作。在谷歌，对我影响很大的人是我的同事Barret Zoph、Liam Fedus。他们的研究品味深深影响了我，并教会了我很多关于如何思考事物的知识。
Q：你如何定义工作非常努力，意味着工作时间非常长？
A：工作的时长和专注程度一样重要。因此，你可以增加工作时间，也可以提升专注度。**我认为大多数人都喜欢尝试增加时间，但有时增加专注度可能会更有效。**我同时增加时间和专注度。
Q：你平时每天日程安排是什么样的？
A：我可能早上 10 点左右开始工作，工作到晚上 10 点或 11 点左右。也许每天会开几个小时的会议，当然还有中饭、晚饭以及回复电子邮件等其他事情。如果晚上有事情可能不工作。周末基本上工作一天，休息一天。睡眠和锻炼对我来说非常重要，我要确保自己每天睡眠充足，且每周至少锻炼3次。
Q：你会给自己时间思考一些事情吗？像之前说的冥想，工作间隙停下来思考一下，下一步该怎么做？
A：我可能应该这样做，但没来得及。我有点太忙了，然后停止冥想。
Q：如何平衡职业生活与个人爱好、兴趣？除了研究之外，你会利用空闲时间做什么？
A：我没有太多空余时间做其他事，不是非常擅长平衡工作和生活，也不认为每个人都应该渴望做到平衡。**事实是，能够持续努力工作的人会更加成功。没有哪个超级成功的人是不努力工作的。**我从别人那里听到的一个好策略是每周休息一天，其他日子都工作。当然有时上上推特，也见见朋友，但可能也只是每周几次这样。 不过我很喜欢旅行。在谷歌的时候几乎尝试参加所有外地会议，这会很有趣，而且这是结识新朋友和去新城市的好机会，非常酷。
对研究员的四点建议，推广与宣传不可忽视
Q：对于年轻研究人员如何更有效地发表论文有什么建议吗？
- 首先，想法选择。
提出或选择一个要研究的课题，即“研究品味” - 每个人都应该选择让自己感到满足的研究类型，但不同的研究口味的影响力并不相同。我喜欢简单、通用且经得起时间考验的研究课题，并尽量避免复杂、任务特定或短暂的项目。一个好的建议是要么（1）在一个热门课题上做得比其他人更好，要么（2）在可能成为下一个热门课题的领域上工作。策略一风险较低，需要非常努力。策略二风险较高，但潜在回报非常大。刚开始时，向经验丰富的研究人员询问他们的兴趣，并选择他们认为令人兴奋的课题是合理的。大多数人（包括我自己）在想法选择上会受益匪浅，因为优秀的想法选择可以极大地提升研究的影响力。相反，无论执行得多么出色，如果研究课题狭窄且发展空间有限，项目的影响力都会受到限制。我还学到了识别已投入成本谬误的重要性 - 当我意识到在医学影像人工智能研究中进展不大时，我完全放弃了那个方向，并开始进行自然语言处理的研究。
- 技能二：实验设计和执行。
在确定了研究课题之后，下一步是设计和执行实验，以证明一个想法有效，或者回答一个科学问题。实验设计通常是直接的，作为严谨性的检查，我喜欢向同事展示我的结果，并询问是否有遗漏的地方。快速执行实验是有益的，因为时间成本很高，而且可以向合作者表明你对项目的承诺。然而，为了速度而牺牲质量是不好的，因为重要的是树立做严谨和全面实验的声誉，即使是出色的想法也可能因为执行混乱而毁掉。
- 技能三：撰写论文。
论文的写作方式可以极大地改变它的接收结果。从宏观上讲，我仔细考虑如何将实验结果与该领域的广泛背景联系起来，以便读者知道结果的重要性。我努力确保论文的结构清晰，逻辑流畅，并遵循学术写作的规范。此外，我注重使用清晰而准确的语言，避免使用模糊或含糊不清的术语。我还会请同事或导师对论文进行审查，以获取反馈和改进建议。最后，我相信在撰写论文时要保持耐心和恒心，因为这是一个需要时间和精力的过程。
- 技能四：影响力最大化。
最终的技能主要在论文发表后出现，最大化你工作的影响力。尤其是关于推广工作这部分，很多人做得还远远不够。我认为这是最被低估的技能，也是最容易提高的技能。**最大化影响力的方法有很多，在 Twitter 上宣传工作、发表演讲、在会议上发言、撰写后续论文、录制 YouTube 视频、撰写博客文章等。**Twitter 上打广告可能是单位努力的最高回报。开源代码、数据或模型，以便其他人可以在此基础上运行实验也很重要。
Q：许多研究者觉得推广和宣传工作干扰主线，但实际上推广工作尽管费事，但却非常重要对吧。
A：很同意。虽然有点烦人，也不是研究中最有趣的部分，但贝尔实验室著名数学家Richard Hamming的建议是，应该花与实际工作（做实验写论文）一样多的时间来做宣传。（编者注：Richard Hamming原话曾经这样说，许多原本优秀的工作因为糟糕的宣传而石沉大海，后来又被其他人重新发现。很多时候， 重要工作的发现者懒得把研究结果清楚地表达出来，导致工作的社会价值大打折扣。）