Les chercheurs de Vector présentent des travaux couvrant un large éventail de domaines lors de la Conférence internationale sur l'apprentissage automatique (ICML) de cette année, qui se tiendra du 6 au 11 juillet 2026 à Séoul, en Corée du Sud. Avec 73 articles acceptés – la meilleure performance de Vector à l'ICML à ce jour – et 11 articles mis en avant, les membres du corps professoral, les professeurs associés, les postdoctorants émérites et le personnel de Vector contribuent à certains des domaines de recherche les plus actifs en apprentissage automatique.
Le programme de recherche de Vector à ICML 2026 couvre l'apprentissage par renforcement et le post-entraînement pour le raisonnement avancé, l'IA générative et la génération vidéo, les systèmes multimodaux et vision-langage, les agents autonomes, ainsi que la planification et les travaux fondamentaux en théorie de l'optimisation et de l'apprentissage automatique. Parallèlement à ces avancées techniques, plusieurs prises de position acceptées témoignent de l'engagement de la communauté à façonner la conception et la gouvernance de l'IA, en abordant le déploiement responsable des systèmes d'agents, la durabilité environnementale, l'équité dans la prise de décision à enjeux élevés et le bien-être à long terme des utilisateurs d'IA. Les applications dans la découverte scientifique, notamment en génomique, en chimie quantique et en modélisation des matériaux, illustrent davantage la portée de la recherche de Vector dans des domaines concrets.
Vous trouverez ci-dessous 73 articles acceptés par les membres du corps professoral de Vector, les professeurs affiliés à Vector, les boursiers postdoctoraux distingués de Vector et le personnel de Vector.
Adalina : Approximation linéaire adaptative pour la valeur de Shapley et au-delà
Weida Li, Yaoliang Yu (membre du corps professoral de Vector), Bryan Kian Hsiang Low
Abstrait
The Shapley value, and its broader family of semi-values, has received much attention in various attribution problems. A fundamental and long-standing challenge is their efficient approximation, since exact computation generally requires an exponential number of utility queries in the number of players $n$. To meet the challenges of large-scale applications, we explore the limits of efficiently approximating semi-values under a $\Theta(n)$ space constraint. Building upon a vector concentration inequality, we establish a theoretical framework that enables sharper query complexities for existing unbiased randomized algorithms. Within this framework, we systematically develop a linear-space algorithm that requires $O(\frac{n}{\epsilon^{2}}\log\frac{1}{\delta})$ utility queries to ensure $P(\\|\hat{\boldsymbol\phi}-\boldsymbol\phi\\|\geq\epsilon)\leq \delta$ for all commonly used semi-values. In particular, our framework naturally bridges OFA, unbiased kernelSHAP, SHAP-IQ and the regression-adjusted approach, and definitively characterizes when paired sampling is beneficial. Moreover, our algorithm allows explicit minimization of the mean squared error $\mathbb{E}[\\|\hat{\boldsymbol\phi}-\boldsymbol\phi\\|^{2}]$ for each specific utility function. Accordingly, we introduce the first adaptive, linear-time, linear-space randomized algorithm, Adalina, that theoretically achieves improved mean squared error. All of our theoretical findings are experimentally validated. Our code is available at https://github.com/watml/adalina.
Résumé
Ce travail étudie comment approximer efficacement la valeur de Shapley et ses extensions, des outils couramment utilisés pour mesurer la contribution de caractéristiques, de points de données ou de participants dans les systèmes coopératifs. Le calcul exact de ces valeurs est généralement extrêmement coûteux, car la complexité de calcul augmente de façon exponentielle avec le nombre de joueurs. Pour relever ce défi, nous développons un nouveau cadre théorique d'approximation efficace, utilisant une mémoire dont la taille augmente linéairement avec le nombre de joueurs. Notre analyse offre également de meilleures garanties sur le nombre d'évaluations d'utilité nécessaires pour obtenir des estimations suffisamment précises. À partir de ce cadre, nous concevons un nouvel algorithme, Adalina, qui réduit de manière adaptative l'erreur d'approximation attendue pour chaque instance de problème. Adalina est le premier algorithme randomisé à la fois adaptatif, linéaire en temps et en espace. Notre cadre unifie également plusieurs méthodes d'approximation existantes, notamment OFA, kernelSHAP non biaisé, SHAP-IQ et les approches ajustées par régression, et précise les cas où les techniques d'échantillonnage par paires sont pertinentes.
Tous les circuits mènent à Rome : repenser l’anisotropie fonctionnelle dans la découverte de circuits et de faisceaux pour les LLM
Xi Chen, Mingyu Jin, Jingcheng (Frank) Niu, Yutong Yin, Jinman Zhao, Bangwei Guo, Dimitris Metaxas, Zhaoran Wang, Yutao Yue, Gerald Penn (affilié à la faculté Vector)
Abstrait
Dans cet article, nous présentons des preuves empiriques et théoriques qui remettent en question une hypothèse centrale, mais largement implicite, de la découverte de circuits et de faisceaux (CSD), que nous appelons l'hypothèse d'anisotropie fonctionnelle : l'idée que les fonctions des grands modèles de langage (LLM) sont localisées dans un mécanisme interne unique ou quasi unique. Nous montrons qu'une tâche LLM unique peut en réalité être prise en charge par plusieurs circuits ou faisceaux structurellement distincts, à la fois fidèles, épars et complets. Afin de découvrir systématiquement de tels mécanismes concurrents, nous introduisons la répulsion de faisceaux prenant en compte le chevauchement, une méthode qui enrichit l'objectif de la CSD en pénalisant explicitement le chevauchement structurel entre plusieurs exécutions de découverte. Cela permet de découvrir des circuits ou des faisceaux performants, mais présentant une structure partagée minimale, sur une multitude de benchmarks CSD courants. Nous constatons que ce phénomène s'accentue avec l'augmentation du nombre de faisceaux découverts et persiste de manière robuste pour les principales méthodes CSD. Nous identifions par ailleurs un faisceau à trois arêtes ultra-creux et montrons qu'aucune de ses arêtes n'est individuellement indispensable, ce qui remet en cause même les notions affaiblies de composantes canoniques ou essentielles. Pour expliquer ces résultats, nous proposons une hypothèse de circuit dense distributif et fournissons une analyse théorique démontrant que des explications de circuits non uniques et à faible recouvrement émergent naturellement de la superposition en grande dimension sous des hypothèses peu contraignantes. Ensemble, nos résultats suggèrent que les explications mécanistes dans les modèles linéaires à longue portée sont intrinsèquement non canoniques et appellent à repenser l'interprétation et l'évaluation des résultats de la théorie des circuits denses.
Résumé
Les grands modèles de langage sont souvent interprétés comme utilisant un « circuit » ou un « faisceau » interne spécifique pour accomplir une tâche. Notre article remet en question cette hypothèse. Nous montrons qu'une même tâche peut souvent être réalisée par de nombreux mécanismes internes très différents au sein d'un même modèle, même lorsque ces mécanismes se chevauchent structurellement très peu. Pour étudier ce phénomène de manière systématique, nous introduisons une méthode appelée Répulsion de faisceaux prenant en compte le chevauchement (OASR), qui enrichit DiscoGP et recherche explicitement des circuits ou faisceaux alternatifs à faible chevauchement permettant de résoudre efficacement la tâche. Sur plusieurs ensembles de données de référence, en exploitant les instabilités et les choix arbitraires des méthodes de découverte de circuits existantes, nous découvrons systématiquement de nombreuses explications concurrentes plutôt qu'une seule explication canonique. Nous identifions également un mécanisme à trois bords extrêmement petit pour une tâche standard de modèle de langage, mais montrons que même ses composants ne sont pas essentiels de manière unique. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que le calcul dans les grands modèles de langage est plus distribué et non unique que ne le laissent supposer les hypothèses actuelles d'interprétabilité mécaniste. Nous proposons en outre un cadre théorique expliquant pourquoi plusieurs explications à faible chevauchement peuvent émerger naturellement dans les grands modèles de langage.
En résumé : les tâches LLM ne sont pas implémentées par un seul et unique « circuit » ou « faisceau » : de nombreux mécanismes distincts et peu chevauchants peuvent simultanément prendre en charge le même comportement.
L'attrait et la réalité du recyclage des LoRA avec fusion adaptative
Haokun Liu, Gyung Hyun Je, Marco Ciccone (boursier postdoctoral distingué de Vector), Zhenlin Xu, Prasanth YSS, Colin Raffel (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
La large disponibilité de modules LoRA optimisés pour les modèles préentraînés ouverts a suscité un intérêt pour les méthodes de fusion adaptative des LoRA afin d'améliorer les performances. Ces méthodes consistent généralement à sélectionner des LoRA parmi un ensemble et à ajuster les coefficients de fusion à partir d'un jeu de données spécifique à la tâche. Bien que les méthodes de fusion adaptative aient démontré des améliorations dans certains contextes, aucun travail antérieur n'a tenté de réutiliser les LoRA disponibles sur des plateformes de modèles comme Hugging Face Hub. Pour combler cette lacune, nous étudions la réutilisation de LoRA provenant d'un ensemble de près de 1 000 modèles fournis par les utilisateurs et entraînés à partir du modèle de langage Llama 3.1 8B-Instruct. Notre étude empirique inclut diverses méthodes de fusion adaptatives et non adaptatives, ainsi qu'une nouvelle méthode conçue grâce à une recherche exhaustive dans l'espace de conception méthodologique. Nous démontrons que les méthodes de fusion adaptatives peuvent améliorer les performances par rapport au modèle de base, mais n'offrent qu'un avantage limité par rapport à l'entraînement d'un nouveau LoRA sur les mêmes données utilisées pour définir les coefficients de fusion. Nous constatons également que le choix précis des LoRA à fusionner a peu d'importance et que l'utilisation de LoRA avec des valeurs de paramètres initialisées aléatoirement donne des résultats similaires. Afin de mieux comprendre le succès des travaux antérieurs, nous confirmons qu'un transfert positif est effectivement possible en présence de LoRA très pertinents dans l'ensemble des données. Les points de contrôle du modèle et le code sont disponibles en ligne à l' adresse https://github.com/r-three/realistic-adaptive-merging .
Résumé
Les modèles de langage modernes de grande taille sont généralement efficaces dans de nombreuses tâches, mais pas dans toutes ; ils peuvent se spécialiser dans de nouveaux domaines grâce à de petits modules complémentaires (comme des patchs de compétences). Des contributeurs individuels ont développé et partagé des milliers de ces correctifs, disponibles gratuitement pour tous. L'intégration de ces patchs de compétences publiques dans un seul modèle, afin d'améliorer la spécialisation pour une tâche particulière, est donc apparue comme une perspective prometteuse. Nous testons la viabilité de cette idée en réutilisant près de 1 000 correctifs de compétences que des contributeurs individuels ont mis en ligne sur des plateformes publiques.
Malheureusement, nos travaux montrent que la fusion de ces correctifs n'est pas aussi efficace que l'entraînement d'un seul patch de compétences neuf sur les données de la même tâche, une alternative simple et directe. Nous constatons que la fusion de ces patchs n'est concluante que lorsque le pool est composé de patchs très pertinents, ce qui est irréaliste dans un contexte de recyclage pratique. Notre analyse suggère que les succès obtenus par les travaux antérieurs concernant la fusion de patchs de compétences ne proviennent peut-être pas de la combinaison d'expertises entre les patchs, mais plutôt d'un effet secondaire qui stabilise incidemment le comportement du modèle. En fin de compte, nos résultats indiquent que le recyclage facile des patchs de compétences est plus complexe qu'il n'y paraît.
Attention avec mémoire routée pour un contrôle clairsemé apprenable
Qiuhao Zeng, Jerry Huang, Peng Lu, Ruiyi Fang, Gezheng Xu, Zihao Jing, Yufei Cui, Charles X. Ling, Gang Niu, Boyu Wang (affilié à la faculté vectorielle)
Abstrait
Malgré les progrès réalisés dans l'inférence à long contexte, les grands modèles de langage (GML) restent fondamentalement limités par les mécanismes de cache clé-valeur (CV) nécessaires à un calcul stable. Les techniques de gestion, telles que l'éviction sélective de jetons et l'élagage, ont considérablement atténué les problèmes rencontrés, mais elles perdent souvent des informations potentiellement utiles pour gérer les besoins croissants en mémoire du cache. Dans cet article, nous nous appuyons sur ces approches pour proposer Attention with Routed Memory (ARM), une nouvelle structure de cache CV qui introduit un système de mémoire entièrement différentiable et de taille fixe, organisé comme une structure de routage hiérarchique. ARM apprend à sélectionner les emplacements mémoire via Gumbel-Softmax et effectue des mises à jour contrôlées par des portes sigmoïdes qui combinent en douceur les informations nouvelles et stockées, évitant ainsi l'éviction brutale et réduisant ainsi la perte d'informations. En combinant cela avec une politique de sélection dynamique de quantités variables de mémoire lors de l'inférence, ARM adapte ses accès aux contextes simples et étend la récupération aux entrées nécessitant un raisonnement plus approfondi, permettant une récupération plus évolutive et efficace sur les contextes courts et longs. Les résultats expérimentaux sur des bancs d'essai standard de raisonnement de bon sens et de raisonnement à long contexte démontrent qu'ARM atteint des performances et une efficacité supérieures aux approches de mise en cache KV fixes, tout en demeurant efficace et évolutif en termes de mémoire et de latence de génération.
Résumé
L'inférence de modèles de langage complexes est fondamentalement limitée par un cache de calculs antérieurs qui doit être maintenu tout au long de la génération. Ceci pose problème lors de l'inférence à contexte long ; c'est pourquoi des techniques ont été introduites par le passé pour supprimer directement des éléments au fur et à mesure du processus, afin de réduire cette charge.
Dans ce travail, nous présentons ARM, une nouvelle structure de cache hiérarchique dotée d'un nombre fixe d'emplacements mémoire permettant d'acheminer et de stocker des informations. ARM intègre progressivement les informations de manière fluide, évitant ainsi les problèmes liés à la suppression directe d'informations individuelles. Nous avons également amélioré ARM afin qu'elle sélectionne dynamiquement différentes quantités d'informations en fonction du contexte d'entrée, permettant une récupération plus rapide et plus efficace pour divers types de problèmes, ce qui est confirmé par des validations empiriques.
En bref : nous introduisons un nouveau cache clé-valeur structuré comme un routeur hiérarchique de mémoires qui sélectionne dynamiquement les emplacements mémoire à utiliser selon les différents contextes.
Mauvaise vision ou mauvaise pensée ? Récompenser la perception pour un raisonnement multimodal
Article vedette
Haozhe Wang, Qixin Xu, Changpeng Wang, Taofeng Xue, Chong Peng, Wenhu Chen (membre du corps professoral de Vector), Fangzhen Lin
Abstrait
L'obtention d'une synergie robuste entre la perception et le raisonnement est un objectif central des modèles de vision-langage (VLM) avancés. Les progrès récents ont poursuivi cet objectif par le biais d'architectures ou de flux de travail multi-agents. Cependant, ces approches sont souvent limitées par un raisonnement textuel statique ou complexifiées par la charge de calcul et d'ingénierie considérable qu'implique la présence d'agents externes. Pire encore, cet investissement important ne génère pas de gains proportionnels, et l'on observe souvent un « effet de balancier » entre perception et raisonnement. Cela justifie une réflexion fondamentale sur le véritable goulot d'étranglement. Dans cet article, nous soutenons que la cause première de ce compromis réside dans une ambiguïté dans l'attribution du crédit aux modalités : lorsqu'un VLM échoue, est-ce dû à une perception défaillante (« mauvaise vision ») ou à une logique défaillante (« mauvaise pensée ») ? Pour résoudre ce problème, nous introduisons un cadre d'apprentissage par renforcement qui améliore la synergie perception-raisonnement en récompensant de manière fiable la fidélité de la perception. Nous décomposons explicitement le processus de génération en étapes de perception et de raisonnement entrelacées. Ce découplage permet une supervision ciblée de la perception. De manière cruciale, nous introduisons la vérification de la perception (VP), qui utilise un modèle de « raisonnement à l'aveugle » pour récompenser la fidélité perceptive indépendamment des résultats du raisonnement. De plus, afin d'étendre l'entraînement aux tâches d'apprentissage verbal (AV) libres, nous proposons la Vérification Verbale Structurée, qui remplace l'évaluation LLM à forte variance par une exécution algorithmique structurée. Ces techniques sont intégrées dans un mécanisme d'attribution de crédits sensible à la modalité (MoCA), qui achemine les récompenses vers la source d'erreur spécifique (erreur de perception ou erreur de raisonnement), permettant ainsi à un seul AV d'améliorer simultanément ses performances sur un large éventail de tâches.
Résumé
Lorsqu'un modèle d'IA de vision et de langage répond mal à une question concernant une image, on ne sait pas s'il a mal interprété une image ou s'il a mal compris son interprétation – un peu comme un médecin qui pourrait mal lire une radiographie ou mal interpréter une radiographie correctement lue. Cette ambiguïté entre « mauvaise perception ou mauvaise interprétation » fait que les méthodes d'entraînement actuelles ne peuvent pas cibler la véritable source d'erreur, ce qui engendre un compromis frustrant : améliorer les compétences visuelles dégrade le raisonnement, et inversement.
Nous résolvons ce problème en divisant la réponse du modèle en étapes de perception explicite (ce qu'il voit) et en étapes de raisonnement (ses conclusions). Pour évaluer la perception indépendamment, nous introduisons un test de « raisonnement à l'aveugle » : nous fournissons les descriptions visuelles du modèle — sans l'image — à une IA textuelle. Si celle-ci peut répondre correctement à partir de ces seules descriptions, la perception était correcte ; sinon, le modèle a mal perçu. Nous combinons cela avec une nouvelle méthode de vérification structurée pour évaluer les réponses finales, créant ainsi un système d'attribution de mérite qui attribue précisément l'erreur à une « mauvaise perception » ou à un « mauvais raisonnement ».
Notre approche, MoCA, est la première à lever le compromis entre perception et raisonnement. Un modèle unique à 7 milliards de paramètres améliore simultanément les tâches nécessitant une perception approfondie, un raisonnement approfondi et la compréhension de documents — surpassant même GPT-4o sur plusieurs benchmarks — sans le coût de calcul des systèmes multi-agents.
Détection de texte généré par LLM en boîte noire à l'aide de la divergence généralisée de Jensen-Shannon
Shuangyi Chen, Ashish Khisti (affilié à la faculté Vector)
Abstrait
Nous étudions la détection de textes générés automatiquement sous des contraintes pratiques : le modèle de score (modèle de langage de substitution) peut différer du modèle source inconnu, et la génération de contrastes pour chaque entrée est coûteuse. Nous proposons SurpMark, un détecteur basé sur des références qui résume un passage par la dynamique des surprises de ses tokens. SurpMark discrétise les surprises en états interprétables, estime une matrice de transition d'état pour le texte de test et le score via un écart de Jensen-Shannon généralisé (GJS) entre les transitions de test et deux références fixes (humaine et machine) construites une seule fois à partir de corpus existants. Théoriquement, nous formulons des recommandations de conception sur la manière dont les classes de discrétisation doivent évoluer avec les données et fournissons une justification rigoureuse de notre statistique de test. Empiriquement, sur plusieurs ensembles de données, modèles sources et scénarios, SurpMark égale ou surpasse systématiquement les performances de référence, démontrant une grande robustesse à travers les domaines et les générateurs ; nos expériences sur la sensibilité aux hyperparamètres révèlent des tendances que nos résultats théoriques contribuent à expliquer.
Résumé
Face à la multiplication des textes générés par l'IA, il est crucial de développer des méthodes fiables pour les distinguer des textes écrits par des humains. Cet article étudie la détection de textes générés par machine en analysant le caractère prévisible ou surprenant de chaque jeton selon un modèle de langage. Nous proposons SurpMark, une méthode qui compare les profils de ces signaux de surprise au niveau des jetons entre les textes écrits par des humains et les textes générés par machine. Sur différents ensembles de données, générateurs et niveaux de robustesse, SurpMark surpasse les méthodes de détection existantes.
En bref : nous proposons un détecteur basé sur une référence utilisant des transitions de Markov à état de surprise et le score GJS pour signaler les textes d’IA — rapide, précis, sans régénération.
Forçage du contexte : génération vidéo autorégressive cohérente avec un contexte long
Shuo Chen, Cong Wei, Sun Sun, Tiancheng Shen, Ping Nie, Kai Zou, Ge Zhang, Ming-Hsuan Yang, Wenhu Chen (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Les approches récentes de génération vidéo longue en temps réel utilisent généralement des stratégies d'ajustement de flux, tentant d'entraîner un modèle élève à contexte long à l'aide d'un modèle enseignant à contexte court (sans mémoire). Dans ces cadres, le modèle étudiant effectue de longs déploiements, mais la supervision de l'enseignant est limitée à de courtes fenêtres de 5 secondes. Cette disparité structurelle crée un **désadéquation élève-enseignant** critique : l'incapacité de l'enseignant à accéder à l'historique à long terme l'empêche de guider le modèle élève sur les dépendances temporelles globales, limitant ainsi la longueur du contexte du modèle élève. Pour résoudre ce problème, nous proposons **Context Forcing**, un nouveau cadre qui entraîne un modèle élève à contexte long via un modèle enseignant à contexte long. En nous assurant que l'enseignant est au courant de l'historique complet de la génération, nous éliminons le désalignement de la supervision, permettant ainsi l'entraînement robuste de modèles capables de cohérence à long terme. Pour rendre cela calculablement réalisable pour des durées extrêmes (par exemple, 2 minutes), nous introduisons un système de gestion du contexte qui transforme le contexte à croissance linéaire en une architecture **Slow-Fast Memory**, réduisant considérablement la redondance visuelle. Des résultats détaillés démontrent que notre méthode permet des durées de contexte effectives supérieures à 20 secondes.
Six à dix fois plus performant que les méthodes de pointe telles que LongLive et Infinite-RoPE, Context Forcing, grâce à ce contexte étendu, garantit une cohérence supérieure sur de longues durées, surpassant ainsi les méthodes de référence actuelles sur divers indicateurs d'évaluation vidéo longue durée.
Résumé
L'IA peut maintenant générer des vidéos en temps réel, mais ces systèmes ont tendance à oublier ce qu'ils ont créé quelques instants auparavant. Ainsi, sur une longue séquence, les visages, les objets et les arrière-plans se décalent et finissent par ne plus correspondre. Ce problème est dû à la manière dont l'IA est entraînée : un modèle (l'« élève ») apprend à produire de longues vidéos en imitant un deuxième modèle (le « professeur »), or ce dernier ne peut visionner que quelques secondes à la fois et ne se souvient de rien de ce qui précède. Un professeur sans mémoire ne peut tout simplement pas apprendre à l'élève à maintenir une cohérence sur la durée.
Nous remédions à ce problème en fournissant à l'enseignant une mémoire. Notre méthode, le « Context Forcing », lui permet de visualiser l'intégralité de la vidéo générée jusqu'à présent, afin de guider efficacement l'élève et d'assurer la cohérence de son apprentissage. Pour que cette méthode reste applicable aux vidéos d'une durée maximale de deux minutes, nous avons ajouté un système de mémorisation qui conserve les moments récents avec une grande précision, tout en compressant les plus anciens et en supprimant les informations redondantes.
Le résultat est une vidéo qui reste cohérente sur des séquences beaucoup plus longues, environ six à dix fois plus longues qu'avec les meilleures méthodes existantes. Les personnages et les scènes restent cohérents du début à la fin.
En bref : Former un élève à contexte long grâce à un enseignant à contexte long.
Augmentation des données résiduelles contrefactuelles pour la régression
Hossein Mohebbi, Oliver Schulte, Ke Li, Pascal Poupart (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Dans les tâches de régression réelles, la modélisation basée sur les données souffre souvent d'un nombre limité d'échantillons d'entraînement, de coûts de collecte élevés et d'observations bruitées. Inspirés par l'impact de l'augmentation de données en vision et en traitement du langage, nous proposons une nouvelle technique d'augmentation de données résiduelles contrefactuelles (CRDA) pour la régression tabulaire. Notre idée principale est que, une fois qu'un régresseur a modélisé la composante systématique des données, le bruit restant peut être considéré comme un résidu invariant, stable sous de petites perturbations de caractéristiques soigneusement sélectionnées. Nous exploitons cette invariance résiduelle pour générer de nouveaux échantillons d'entraînement réalistes, élargissant ainsi l'ensemble de données sans nécessiter de données réelles supplémentaires. Notre méthode est indépendante du modèle et facilement applicable à différents types de régresseurs. Lors d'expériences menées sur des ensembles de données provenant de divers référentiels de référence, CRDA réduit en moyenne l'erreur quadratique moyenne (MSE) d'un régresseur MLP de 22,9 % et celle d'un régresseur XGBoost de 6,4 %. Comparé aux générateurs de données et aux techniques d'augmentation de pointe existants, CRDA surpasse systématiquement les autres en termes de réduction de la MSE. En ajoutant des variations contrefactuelles rigoureuses aux données d'entraînement, notre méthode offre une solution simple et efficace aux problèmes de régression sujets au bruit et à faible échantillon.
Résumé
De nombreuses prédictions courantes — le prix d'une maison, le temps de guérison d'un patient, la production d'une usine — proviennent de modèles entraînés sur des données tabulaires. Dans bien des situations réelles, recueillir suffisamment de données est long, coûteux, voire impossible, et les modèles entraînés sur un nombre insuffisant d'exemples donnent de mauvais résultats. Les chercheurs savent comment étendre de petits ensembles de données d'images ou de texte grâce à des ajustements réalistes comme des inversions ou des reformulations, mais il n'existait pas de méthode aussi simple pour les tableaux de nombres.
Nous avons mis au point CRDA, une méthode qui génère de nouveaux exemples d'entraînement crédibles. Après qu'un modèle a capturé la tendance générale, chaque exemple réel diffère légèrement de sa prédiction, créant ainsi un écart ou une erreur inexpliquée propre à cet exemple. CRDA modifie certaines caractéristiques de l'exemple, recalcule la prédiction du modèle, puis réapplique cet écart, produisant ainsi un exemple nouveau et réaliste. Les contrôles intégrés ne conservent que les exemples synthétiques utiles, laissant le modèle inchangé dans le cas contraire.
Sur de nombreux ensembles de données, l'analyse CRDA a considérablement réduit les erreurs de prédiction, et ce de manière plus fiable que les méthodes existantes, surtout lorsque les données étaient rares. Elle offre une méthode simple et sûre pour optimiser l'utilisation de données limitées dans des domaines comme la médecine, les finances et l'industrie, où la collecte de données est coûteuse.
En bref : une nouvelle méthodologie d’augmentation des données qui améliore les performances des modèles de régression en générant des exemples d’entraînement synthétiques pertinents grâce à une perturbation des caractéristiques guidée par les résidus.
Cluster couplé avec MoLe : Apprentissage d’orbitales moléculaires pour les fonctions d’onde neuronales
Luca Anthony Thiede, Abdulrahman Aldossary, Andreas Burger, Jorge Campos-Gonzalez-Angulo, Alex Zook, Melisa Alkan, Kohei Nakaji, Jérôme F. Gonthier, Taylor Patti, Mohammad Vakili, Alán Aspuru-Guzik (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
La théorie fonctionnelle de la densité (DFT) est la méthode la plus utilisée pour calculer les propriétés moléculaires ; cependant, sa précision est souvent insuffisante pour des prédictions quantitatives. La théorie des grappes couplées (CC) est la méthode la plus performante pour atteindre une précision supérieure à celle de la DFT et prédire des propriétés en accord avec les résultats expérimentaux. Elle est considérée comme la référence en chimie quantique. Malheureusement, le coût de calcul élevé de la CC limite son application à grande échelle. Dans ce travail, nous présentons le modèle d'apprentissage des orbitales moléculaires (MoLe), un modèle d'apprentissage automatique équivariant qui prédit directement les objets mathématiques fondamentaux de la CC, les amplitudes d'excitation, à partir des orbitales moléculaires Hartree-Fock de champ moyen. Nous testons différents aspects de notre modèle et démontrons son efficacité de traitement des données très élevée ainsi que sa remarquable capacité de généralisation hors distribution à des molécules plus grandes et à des géométries hors équilibre, bien qu'il ait été entraîné uniquement sur de petites géométries d'équilibre. Finalement, on examine aussi sa capacité à réduire le nombre de cycles nécessaires à la convergence des calculs CC. MoLe peut jeter les bases d'architectures ML basées sur des fonctions d'onde de haute précision pour accélérer la conception moléculaire et compléter les approches de champ de force.
Résumé
Les meilleures méthodes de chimie quantique permettent de prédire le comportement moléculaire avec une grande précision, mais leur coût élevé les rend souvent inutilisables en routine. Des méthodes moins coûteuses sont plus rapides, mais elles peuvent passer à côté de détails importants pour la conception de médicaments, de matériaux et de procédés chimiques.
- Nous utilisons les orbitales moléculaires : une description simple de l'endroit où les électrons sont susceptibles de se trouver dans une molécule.
- MoLe exploite ces orbitales pour prédire les quantités clés utilisées par la théorie des grappes couplées, l'une des méthodes les plus fiables mais aussi les plus coûteuses en chimie quantique.
- Parce que les orbitales moléculaires contiennent déjà des informations chimiques utiles, MoLe peut faire des prédictions précises même pour des molécules plus grandes et des formes qu'il n'a pas vues lors de l'entraînement ; c'est le type de généralisation nécessaire à la conception moléculaire pratique.
En bref : les orbitales moléculaires sont peu coûteuses, utiles et déjà disponibles, et leur utilisation peut rendre la prédiction moléculaire précise plus rapide et plus pratique !
En bref : Prédiction des amplitudes de grappes couplées pour un apprentissage efficace des propriétés moléculaires à partir des données
Fusion de poids de Lewis à vue croisée : une approche optimisant la relecture d’exemples pour un apprentissage incrémental fédéré par classes
Zhuang Qi, Yingpeng Tang, Lei Meng, Xiaoxiao Li (membre du corps professoral de Vector), Han Yu, Xiangxu Meng
Abstrait
L'apprentissage incrémental fédéré par classes (FCIL) vise à étendre continuellement la capacité de reconnaissance d'un modèle dans un environnement distribué, lui permettant d'apprendre de nouvelles classes tout en conservant la connaissance des classes déjà rencontrées. La relecture d'exemplaires s'est avérée une stratégie prometteuse en raison de sa simplicité et de son efficacité. Les méthodes existantes sélectionnent les exemplaires en fonction de la dynamique locale ou construisent des espaces de caractéristiques globaux pour identifier des échantillons représentatifs. Toutefois, elles éprouvent des difficultés inhérentes à trouver un équilibre entre efficacité et confidentialité. Pour résoudre ce problème, cet article propose une méthode de fusion des poids de Lewis inter-vues pour la relecture d'exemplaires dans le cadre du FCIL, appelée CLIF, qui fusionne les scores d'importance multi-vues afin de guider la sélection d'échantillons représentatifs dans un contexte fédéré. Plus précisément, CLIF se compose de deux modules principaux : 1) le module de fusion des poids de Lewis inter-vues calcule et intègre les poids de Lewis issus de multiples perspectives de caractéristiques afin d'obtenir une estimation d'importance cohérente, garantissant ainsi que les échantillons sélectionnés reflètent mieux la distribution globale des données et améliorant ainsi la représentativité du sous-ensemble relu. S'appuyant sur ce constat, 2) le module d'entraînement pondéré par fréquence ajuste la contribution de chaque échantillon à la perte en fonction de sa fréquence de sélection selon les vues, ce qui met en évidence l'importance des échantillons critiques. De plus, nous proposons une analyse théorique garantissant la validité et l'efficacité de CLIF. Des expériences approfondies menées sur trois ensembles de données démontrent que notre méthode améliore systématiquement les performances de référence de 1 % à 6 %, confirmant ainsi les affirmations précédentes.
Résumé
Les systèmes d'apprentissage machine doivent souvent apprendre en continu. Par exemple, un modèle de reconnaissance d'images peut d'abord apprendre à identifier plusieurs types d'objets, puis devoir en reconnaître de nouveaux. Cependant, lorsqu'il apprend de nouvelles catégories, il peut oublier ce qu'il a appris précédemment. Ce problème devient plus complexe lorsque les données sont stockées chez de nombreux utilisateurs ou organisations et ne peuvent être centralisées pour des raisons de confidentialité. Dans ce travail, nous étudions comment aider ces modèles à conserver les connaissances acquises lors de l'apprentissage de nouvelles classes. Notre idée est de permettre à chaque participant de conserver un petit ensemble d'exemples pertinents. Au lieu de sélectionner ces exemples selon un seul point de vue, notre méthode analyse les données sous de multiples angles et sélectionne les exemples les plus représentatifs de l'ensemble de données. Elle accorde également une attention particulière, lors de l'entraînement, aux exemples fréquemment identifiés comme importants. Des expériences menées sur trois ensembles de données montrent que notre méthode permet aux modèles de mieux retenir les connaissances et améliore leurs performances par rapport aux approches existantes. Cela peut contribuer à la création de systèmes d'apprentissage plus fiables dans des contextes où la confidentialité des données est primordiale et où elles doivent rester distribuées.
Les données synthétiques sélectionnées ne sont pas vouées à l'effondrement : une étude théorique du réentraînement génératif avec des préférences pluralistes
Ali Falahati, Mohammad Mohammadi Amiri, Kate Larson (affiliée à la faculté Vector), Lukasz Golab
Abstrait
Le réentraînement récursif des modèles génératifs pose un défi majeur en matière de représentation : lorsque les sorties synthétiques sont sélectionnées en fonction d'un signal de récompense fixe, le modèle tend à se focaliser sur un ensemble restreint de sorties qui suroptimisent cet objectif, entraînant une perte de diversité et une incapacité à représenter l'ensemble des préférences. Des travaux antérieurs ont suggéré qu'une telle focalisation est inévitable sans l'ajout de données réelles. Dans cet article, nous réexaminons cette conclusion sous l'angle de l'alignement et montrons que cette focalisation peut être atténuée par une sélection basée sur plusieurs fonctions de récompense. Nous formalisons la dynamique de l'entraînement récursif en présence de préférences hétérogènes et prouvons que, sous certaines conditions, le modèle converge vers une distribution stable qui répartit la probabilité entre les régions concurrentes à forte récompense. La distribution limite préserve la diversité et satisfait, de manière démontrée, une solution de négociation de Nash pondérée, offrant une interprétation formelle de l'agrégation de valeur dans les boucles de réentraînement synthétique.
Résumé
Les modèles d'IA sont de plus en plus souvent entraînés sur des données (synthétiques) produites par des modèles d'IA antérieurs. Bien que cela puisse être utile avec des données réelles (écrites ou étiquetées par des humains), cela pose également problème. Des travaux antérieurs ont montré que si chaque nouvelle itération ne conserve que les sorties du modèle précédent qui satisfont une seule préférence, le modèle peut s'effondrer : ses sorties deviennent moins variées au fil du temps et, à la limite, leur variance peut tendre vers zéro.
Nous étudions une méthode différente de sélection des données synthétiques. Au lieu d'utiliser une préférence fixe, on laisse le processus de sélection alterner entre plusieurs préférences, comme les goûts différents des utilisateurs ou différents objectifs comme la qualité, la sécurité et la créativité. Ce p'tit changement a un impact considérable. Plutôt que de se concentrer sur un seul type de réponse ou d'image, le modèle peut produire plusieurs types de résultats pertinents.
Notre article présente les conditions mathématiques sous lesquelles ce phénomène se produit et teste cette hypothèse à l'aide d'exemples synthétiques, de la génération d'images et de la génération de texte. Les résultats suggèrent que l'effondrement du modèle n'est pas une conséquence inévitable de l'entraînement sur des données synthétiques. Ça dépend de la manière dont ces données sont sélectionnées. Une sélection plus pluraliste peut préserver la diversité tout en améliorant le modèle.
Apprentissage des fonctionnelles d'échange-corrélation par analyse dérivée
Eike S. Eberhard, Luca Anthony Thiede, Abdulrahman Aldossary, Andreas Burger, Nicholas Gao, Vignesh Bhethanabotla, Alán Aspuru-Guzik (membre du corps professoral de Vector), Stephan Günnemann
Abstrait
Les fonctionnelles d'échange-corrélation (XC) apprises par apprentissage automatique (ML) visent à remplacer les approximations de la fonctionnelle de densité conçues par l'humain en apprenant directement à partir de données de référence. Cependant, leurs performances ne surpassent pas systématiquement celles des fonctionnelles hybrides traditionnelles de complexité $\mathcal{O}(N^4)$. Nous étudions donc un cadre de distillation hybride, où des fonctionnelles ML-XC semi-locales de complexité $\mathcal{O}(N^3)$ sont entraînées à reproduire les cibles B3LYP/def2-SVP. Nous introduisons la perte d'échange-corrélation informée par les dérivées (DI-Loss), qui intègre des informations supplémentaires provenant de la fonctionnelle hybride de référence en supervisant les dérivées première et seconde de l'énergie par rapport à la grassmannienne des matrices de densité admissibles. Plutôt que de se limiter à l'adéquation au point fixe auto-cohérent, la DI-Loss aligne la réponse locale du premier et du second ordre de la fonctionnelle apprise avec celle de la fonctionnelle cible. Parmi quatre architectures évaluées, la DI-Loss améliore systématiquement les principales mesures énergétiques. En moyenne, l'erreur absolue moyenne (MAE) de l'énergie totale diminue de 66 % par rapport à la supervision de l'énergie et de la densité seule. La métrique d'énergie de champ moyen sensible à la densité, $E_\rho$, passe de 1,2 à 0,8 mEh en moyenne, tandis que les erreurs de densité dipolaire et $\mathcal{L}_2$ ne s'améliorent pas uniformément. Nous montrons également que les densités issues des fonctionnelles distillées réduisent les itérations SCF des fonctionnelles hybrides jusqu'à 55 %. Dans les calculs TDDFT ultérieurs, la supervision de la matrice hessienne améliore les prédictions des états excités, XCdiff réduisant l'erreur absolue moyenne (MAE) de l'énergie d'excitation de 24 à 35 % pour différentes tailles de molécules sur QM40.
Résumé
Les simulations informatiques précises constituent un outil essentiel pour la conception de nouvelles molécules et de nouveaux matériaux, avec des applications allant de la découverte de médicaments aux batteries, en passant par les catalyseurs et les produits chimiques durables. Ces simulations permettent de prédire les propriétés d'un composé avant même sa synthèse en laboratoire, mais un compromis persiste : les méthodes de chimie quantique les plus précises sont souvent trop coûteuses pour une utilisation à grande échelle, tandis que les méthodes moins onéreuses peuvent passer à côté d'effets importants.
Ce travail utilise l'apprentissage machine pour réduire le coût des calculs de chimie de haute qualité. Nous nous concentrons sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), l'une des approches les plus répandues en chimie computationnelle. Dans la DFT, la principale source d'erreur est une approximation appelée fonctionnelle d'échange-corrélation, qui décrit les interactions électroniques au-delà de la simple électrostatique. Des fonctionnelles plus précises, comme les fonctionnelles hybrides, sont utiles mais gourmandes en ressources de calcul. Les fonctions moins coûteuses sont plus rapides, mais généralement moins précises.
Notre idée consiste à entraîner une fonctionnelle par apprentissage automatique à imiter une fonctionnelle hybride plus coûteuse, afin qu'elle puisse fournir des prédictions similaires à un coût de calcul considérablement réduit. Au lieu d'apprendre simplement au modèle à reproduire les énergies et densités électroniques finales, nous lui apprenons aussi comment le calcul de référence réagit localement lorsque la densité électronique est modifiée. Autrement dit, le modèle apprend non seulement la bonne réponse, mais aussi la forme locale du paysage énergétique quantique autour de cette réponse.
Ces renseignements supplémentaires sur les dérivées rendent la fonctionnelle apprise plus fiable. Sur plusieurs architectures de réseaux neuronaux, notre objectif d'entraînement basé sur les dérivées améliore les principales mesures énergétiques par rapport à une supervision standard de l'énergie et de la densité. En moyenne, il réduit les erreurs d'énergie totale de 66 %. Les fonctionnelles apprises produisent également des densités électroniques qui peuvent servir à initialiser des calculs de fonctionnelles hybrides plus coûteux, réduisant ainsi le nombre d'itérations du solveur auto-cohérent jusqu'à 55 %. Cela signifie que même lorsque le calcul coûteux reste nécessaire, le modèle d'apprentissage machine peut aider à obtenir la solution plus rapidement.
Nous vérifions également si les fonctionnelles apprises saisissent des informations pertinentes au-delà des énergies de l'état fondamental. Dans la théorie fonctionnelle de la densité dépendante du temps, utilisée pour prédire les propriétés optiques et des états excités, la courbure de la fonctionnelle d'énergie est cruciale. En contrôlant cette courbure lors de l'apprentissage, notre méthode améliore les prédictions des états excités, réduisant les erreurs sur l'énergie d'excitation de 24 à 35 % dans nos expériences.
Globalement, ce travail démontre comment l'apprentissage machine permet de simplifier des modèles de chimie quantique coûteux tout en préservant des comportements physiques importants. Cela pourrait rendre la modélisation moléculaire et des matériaux précise plus accessible pour des tâches de criblage à grande échelle, telles que la recherche de meilleurs candidats médicaments, catalyseurs ou matériaux fonctionnels.
En résumé : nous entraînons les fonctionnelles d’échange-corrélation en supervisant les gradients d’énergie sur la variété des matrices de densité et en distillant les fonctionnelles hybrides.
Adaptation sans source guidée par la densité discrétisée pour les cibles continues
Article vedette
Gezheng Xu, Qi Chen, Qiuhao Zeng, Charles X. Ling, Boyu Wang (affilié à la faculté Vector)
Abstrait
L'adaptation de domaine sans source (SFDA) permet d'adapter un modèle aux variations de distribution sans accéder aux données sources, offrant ainsi une solution pratique pour les applications sensibles à la confidentialité et ayant démontré des progrès substantiels en classification. À l'inverse, la régression implique des variables cibles ordonnées et continues, ce qui pose des défis uniques pour l'adaptation de la représentation et le raffinement des pseudo-étiquettes dans le cadre de la SFDA. Pour combler cette lacune, nous proposons un nouvel algorithme de prédiction de cibles continues en SFDA qui exploite des signaux de supervision, dépendants de l'instance et basés sur la densité discrétisée, afin d'affiner les pseudo-étiquettes dans un paradigme prenant en compte l'incertitude. En intégrant un apprentissage auxiliaire de la distribution discrétisée, notre méthode favorise également des représentations de caractéristiques plus compactes et structurées, atténuant les difficultés inhérentes à l'adaptation des modèles de régression aux variations de distribution. Nous démontrons théoriquement que la structure de densité résultante est robuste aux perturbations potentielles, assurant une SFDA fiable pour la régression. De nombreuses expériences sur plusieurs ensembles de données de référence valident l'efficacité de l'approche proposée.
Résumé
Lorsqu'un modèle d'IA entraîné sur un ensemble de données est appliqué à un contexte nouveau et différent, ses performances diminuent souvent : c'est ce qu'on appelle un décalage de distribution. Dans de nombreuses applications concrètes, comme la santé et l'industrie, le réentraînement du modèle est impossible car les données d'entraînement initiales peuvent être privées ou indisponibles, et les nouvelles données ne sont pas étiquetées. Ce problème est particulièrement complexe pour les tâches qui prédisent des valeurs continues (comme l'âge d'un patient ou la durée de vie restante d'une machine), plutôt que de choisir parmi un ensemble fixe de catégories. Nous avons développé MERCI, une méthode qui aide les modèles à s'adapter à de nouveaux environnements sans accéder aux données initiales ni à leurs étiquettes. MERCI fonctionne en convertissant les prédictions incertaines du modèle en un histogramme – une représentation simple, semblable à un diagramme à barres, de la distribution probable de la valeur réelle – et utilise cet histogramme pour générer des indications mieux calibrées permettant au modèle d'apprendre. Nos expériences sur diverses tâches montrent que MERCI améliore systématiquement la précision des prédictions après adaptation, offrant ainsi une solution pratique et respectueuse de la vie privée pour le déploiement de modèles de régression dans des conditions réelles changeantes.
dnaHNet : un modèle de base évolutif et hiérarchique pour l'apprentissage des séquences génomiques
Article vedette
Arnav Shah, Junzhe Li, Parsa Idehpour, Adibvafa Fallahpour, Brandon Wang, Sukjun Hwang, Bo Wang (membre du corps professoral de Vector), Patrick Hsu, Hani Goodarzi, Albert Gu
Abstrait
Les modèles génomiques de base ont le potentiel de décoder la syntaxe de l'ADN, mais font face à un compromis fondamental. Les tokeniseurs de sous-mots classiques fragmentent les motifs biologiquement significatifs tels que les codons et les éléments régulateurs, tandis que les modèles au niveau nucléotidique préservent la cohérence biologique, mais engendrent des coûts de calcul prohibitifs pour les contextes longs. Nous présentons dnaHNet, un modèle autorégressif de pointe sans tokeniseur, qui segmente et modélise les séquences génomiques de bout en bout. Grâce à un mécanisme de découpage dynamique différentiable, dnaHNet compresse les nucléotides bruts en jetons latents de manière adaptative, en équilibrant la compression et la précision prédictive. Préentraîné sur des génomes procaryotes, dnaHNet surpasse les architectures de référence, notamment StripedHyena2, en termes de changement d'échelle et d'efficacité. Cette découpe récursive permet des réductions quadratiques du nombre d'opérations en virgule flottante (FLOP), ce qui accélère l'inférence de plus de trois fois par rapport aux Transformers. Sur des tâches sans exemple, dnaHNet atteint des performances supérieures dans la prédiction de la fitness des variantes protéiques et de l'essentialité des gènes, tout en découvrant automatiquement des structures biologiques hiérarchiques sans supervision. Ces résultats établissent dnaHNet comme un cadre évolutif et interprétable pour la modélisation génomique de prochaine génération.
Résumé
L'ADN contient des instructions qui déterminent la croissance, le fonctionnement et la réaction des organismes vivants aux changements. Les modèles d'IA récents peuvent apprendre les motifs de l'ADN, mais ils font face à un compromis difficile : lire l'ADN lettre par lettre préserve le sens biologique mais est lent et coûteux, tandis que découper l'ADN en « mots » fixes peut fragmenter les unités biologiques significatives.
Nous avons développé dnaHNet, un modèle d'IA qui apprend à regrouper les lettres de l'ADN de manière autonome, sans utiliser de vocabulaire prédéfini. Lors de la lecture de séquences d'ADN brutes, dnaHNet compresse dynamiquement les lettres voisines en fragments plus grands, préservant ainsi la structure biologique essentielle tout en facilitant le traitement des longues séquences d'ADN.
Lors d'expériences sur des génomes microbiens, dnaHNet s'est avéré plus rapide et plus efficace que les modèles existants les plus performants, tout en obtenant d'excellents résultats pour des tâches telles que la prédiction des effets des mutations protéiques et l'identification des gènes essentiels à la survie. Ce modèle étant capable d'apprendre des regroupements biologiques pertinents sans qu'on lui indique explicitement ce qu'il doit rechercher, dnaHNet offre une voie évolutive et plus interprétable vers des systèmes d'IA pouvant aider les chercheurs à comprendre les génomes.
En résumé : les architectures HNet s’adaptent mieux et sont plus performantes lors des évaluations biologiques en aval pertinentes que les modèles génomiques de pointe.
Vérification publique efficace de l'apprentissage automatique privé par la régularisation
Zoë R Bell, Anvith Thudi, Olive Franzese-McLaughlin, Nicolas Papernot (membre du corps professoral de Vector), Shafi Goldwasser
Abstrait
L'entraînement avec confidentialité différentielle (DP) garantit aux membres de l'ensemble de données qu'ils ne peuvent pas être identifiés par les utilisateurs du modèle publié. Cependant, les fournisseurs de données, et plus généralement le public, ne disposent pas de méthodes efficaces pour vérifier que les modèles entraînés sur leurs données respectent les garanties de DP. La puissance de calcul nécessaire à la vérification des garanties de DP pour les algorithmes actuels est proportionnelle à celle requise pour l'entraînement du modèle. Dans cet article, nous concevons le premier algorithme DP offrant des compromis confidentialité-utilité quasi optimaux, mais dont les garanties de DP peuvent être vérifiées à moindre coût que l'entraînement. Nous nous concentrons sur l'optimisation convexe stochastique avec DP (DP-SCO), pour laquelle les compromis confidentialité-utilité optimaux sont connus. Nous montrons ici qu'il est possible d'obtenir des compromis confidentialité-utilité optimaux en minimisant de manière privée une série d'objectifs régularisés et en utilisant uniquement la borne de composition DP standard. De manière cruciale, cette méthode peut être vérifiée avec une puissance de calcul bien inférieure à celle requise pour l'entraînement. Cela mène au premier algorithme DP-SCO connu offrant un compromis confidentialité-utilité quasi optimal, dont la vérification de la DP est plus économique que le coût d'entraînement, réduisant ainsi considérablement les coûts de vérification sur les grands ensembles de données.
Résumé
Les modèles d'apprentissage machine peuvent révéler des informations sensibles concernant les individus dont les données ont servi à leur entraînement. L'approche standard pour assurer la confidentialité de ces renseignements consiste à utiliser des algorithmes d'entraînement spécialement conçus. Cependant, le public n'a pas d'outils pour vérifier qu'un modèle a bien été entraîné avec un tel algorithme. Dans cet article, nous explorons comment concevoir ces algorithmes d'entraînement privés de manière à ce que leur utilisation soit également facilement vérifiable par le public. Cela nous a amenés à un algorithme qui conserve les garanties d'utilité optimale des algorithmes précédents, tout en réduisant considérablement le temps de vérification. Ce faisant, nous avons progressé vers la possibilité pour le public de vérifier comment ses informations sont utilisées par les entités qui entraînent les modèles.
En bref : nous proposons le premier algorithme DP-SCO connu offrant un rapport confidentialité-utilité quasi optimal, dont la vérification DP est plus performante que le coût d’entraînement.
Intégration de la confiance : l’isotropie sémantique prédit la non-factualité dans la génération de textes longs
Dhrupad Bhardwaj, Julia Kempe, Tim GJ Rudner (nouveau membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Pour déployer des modèles de langage de grande taille (MLGT) dans des domaines d'application critiques exigeant des réponses précises à des questions ouvertes, il est nécessaire de disposer de méthodes fiables et peu coûteuses en calcul pour évaluer la fiabilité des réponses longues générées par les MLGT. Or, les approches existantes reposent souvent sur une vérification factuelle affirmation par affirmation, coûteuse en calcul et peu robuste pour les réponses longues à des questions ouvertes. Dans ce travail, nous introduisons l'isotropie sémantique – le degré d'uniformité des plongements lexicaux normalisés sur la sphère unité – et l'utilisons pour évaluer la fiabilité des réponses longues générées par les MLGT. Pour ce faire, nous générons plusieurs réponses longues, les plongeons dans le sens des éléments, et estimons le niveau d'isotropie sémantique de ces réponses comme la dispersion angulaire des plongements sur la sphère unité. Nos résultats montrent qu'une isotropie sémantique plus élevée – c'est-à-dire une plus grande dispersion des plongements – signale de manière fiable une moindre cohérence factuelle entre les exemples. Notre approche ne requiert ni données étiquetées, ni réglage fin, ni sélection d'hyperparamètres, et peut être utilisée avec des modèles d'intégration à poids ouverts ou fermés. Dans de nombreux domaines, notre méthode surpasse systématiquement les signaux de confiance agrégés existants pour prédire la non-factualité à partir d'un nombre restreint d'exemples. Elle offre ainsi un signal préliminaire pratique et économique qui complète la vérification au niveau des affirmations dans les flux de travail LLM réels.
Résumé
Les grands modèles linguistiques sont de plus en plus utilisés pour produire des réponses longues et libres dans des contextes où l'exactitude des faits est essentielle. Cela soulève une question pratique : comment déterminer si une telle réponse est fiable ou si le modèle la falsifie ? Les méthodes de vérification les plus fiables sont gourmandes en ressources de calcul, car elles décomposent chaque réponse en affirmations individuelles et vérifient chacune d'elles par rapport à une référence fiable, ce qui peut nécessiter des centaines de requêtes au modèle par réponse.
Nous offrons une alternative beaucoup moins coûteuse. Nous demandons au modèle de répondre plusieurs fois à la même question et convertissons chaque réponse en une représentation numérique de sa signification grâce à un modèle d'intégration distinct. Lorsque le modèle est fiable, ces représentations concordent étroitement ; en cas d'incertitude ou de données erronées, elles ont tendance à diverger. Le degré de divergence permet d'obtenir un score simple, et nous démontrons qu'une divergence plus importante indique de manière fiable une moindre exactitude factuelle.
Cette approche ne requiert aucune donnée étiquetée, aucun entraînement supplémentaire ni aucun réglage manuel, et est compatible avec tout modèle de représentation textuelle standard. Nous proposons également une procédure plus efficace pour évaluer la fiabilité des réponses longues et mettons à disposition un vaste ensemble de données annotées. Ensemble, ces contributions offrent une solution économique et évolutive pour identifier les résultats de modèles non fiables avant leur déploiement.
En bref : nous présentons l’isotropie sémantique, une métrique inspirée de la géométrie permettant d’évaluer la fiabilité des résultats de modèles de langage longs, et nous démontrons son efficacité et sa robustesse à travers divers modèles et contextes d’évaluation.
Exploiter les symétries de l'espace des poids pour approximer la courbure
Artem Artemev, Rui Xia, Benjamin M. Boyd, Youjing Yu, Felix Dangel (ancien boursier postdoctoral émérite de Vector), Guillaume Hennequin, Alberto Bernacchia
Abstrait
De nombreuses techniques d'apprentissage machine reposent sur l'approximation de la courbure d'une fonction de perte, mais cette approximation est notoirement difficile à réaliser à l'échelle des réseaux profonds modernes. Étonnamment, aucun travail antérieur n'a exploité les contraintes de courbure issues des symétries bien connues de l'espace des poids dans les paysages de perte. En moyennant analytiquement sur les actions de groupe qui laissent la perte invariante, nous construisons des approximations structurées de la matrice hessienne à partir de gradients uniques, qui peuvent être estimées, stockées et inversées de manière simple. Le choix du groupe de symétrie, spécifié par l'utilisateur, détermine directement le compromis entre la précision de l'approximation et le coût de calcul. De plus, notre cadre offre une perspective théorique unifiée pour comprendre les méthodes existantes ; en particulier, un choix spécifique de groupe de symétrie permet de retrouver des estimations de courbure de type Shampoo/Muon. Nous validons notre méthode sur diverses architectures de réseau et l'appliquons à des benchmarks d'optimisation du second ordre, notamment un petit modèle de langage. Notre cadre d'estimation de la courbure pourrait trouver des applications dans d'autres problèmes d'apprentissage automatique tels que l'estimation de l'incertitude, l'apprentissage continu, la compression/élagage, l'attribution des données d'entraînement, et plus encore.
Résumé
Pour entraîner plus rapidement les réseaux de neurones, il faut connaître non seulement la direction de mise à jour des paramètres (le gradient), mais aussi la courbure de la fonction de perte. Calculer précisément cette courbure est impossible pour les grands modèles. Nous observons que les réseaux de neurones possèdent des symétries intrinsèques. Par exemple, l'échange de deux neurones et de leurs connexions laisse le réseau inchangé. À partir d'un seul gradient, ces symétries nous permettent d'inférer analytiquement les gradients pour de nombreuses configurations équivalentes, et nous montrons comment extraire cette information pour obtenir une estimation de la courbure. Les groupes de symétrie plus grands produisent des estimations moins coûteuses, mais moins précises ; les petits groupes produisent des estimations plus précises. Nous démontrons qu'un choix intermédiaire spécifique produit des mises à jour mathématiquement équivalentes à celles obtenues avec Shampoo et Muon, deux optimiseurs populaires, révélant ainsi un lien jusqu'alors inconnu entre ces méthodes et les symétries architecturales du réseau.
En bref : Approximation de la courbure exploitant les symétries de l’espace des poids
Distillation équitable des ensembles de données par alignement des barycentres intergroupes
Mohammad Hossein Moslemi, Nima Hosseini Dashtbayaz, Zhimin Mei, Boyu Wang (affilié à la faculté Vector), Bissan Ghaddar
Abstrait
La distillation de données vise à compresser un grand ensemble de données en un petit ensemble synthétique tout en préservant les performances prédictives. Nous montrons que, lorsque différents groupes démographiques présentent des profils prédictifs distincts, le processus de distillation a du mal à préserver simultanément les signaux informatifs pour tous les sous-groupes, peu importe si leur taille est légèrement ou fortement déséquilibrée. Par conséquent, les modèles entraînés sur des données distillées peuvent subir des baisses de performance importantes pour certains sous-groupes, engendrant des inégalités de traitement. Ces inégalités ne disparaissent pas par la simple correction du déséquilibre des groupes, car elles proviennent de différences fondamentales dans les profils prédictifs des sous-groupes, et non seulement de disparités de taille d'échantillon. Nous analysons donc formellement l'interaction entre ces deux sources de biais et proposons comme solution l'identification d'un barycentre de l'information prédictive, indépendant du déséquilibre des groupes, qui induit des représentations similaires pour tous les sous-groupes. En distillant vers cette représentation agrégée partagée, nous montrons que les problèmes d'équité entre les groupes peuvent être atténués. Notre approche est compatible avec les méthodes de distillation existantes, et les résultats empiriques montrent qu'elle réduit considérablement le biais introduit par la distillation de données. Le code est disponible à l' adresse https://github.com/mhmoslemi/COBRA .
Résumé
L'entraînement des IA modernes nécessite souvent d'immenses ensembles de données, ce qui entraîne des coûts importants en stockage et en calcul. La distillation des données résout ce problème en compressant un grand ensemble de données en un petit ensemble synthétique, tout aussi performant pour l'entraînement des modèles. Cependant, nous avons constaté que cette compression peut insidieusement amplifier les inégalités : les modèles entraînés sur des données distillées peuvent être beaucoup moins performants pour les groupes démographiques minoritaires que les modèles entraînés sur les données originales.
Nous avons identifié l'origine du problème : la manière dont la distillation construit sa cible. Les méthodes standards font la moyenne sur l'ensemble des échantillons, ce qui favorise la domination des groupes majoritaires et exclut les tendances minoritaires de l'ensemble de données compressé. Nous montrons que ce biais ne dépend pas uniquement de la taille des groupes ; il dépend également de la manière dont les différents groupes démographiques sont positionnés dans l'espace de représentation interne du modèle, et nous formalisons ce phénomène par une borne supérieure de l'écart d'équité qui en résulte.
Notre méthode, COBRA, calcule un point central équilibré, à égale distance de chaque groupe démographique, puis ajuste l'ensemble de données synthétiques pour le ramener vers ce point cible. Sur sept ensembles de données de référence et quatre méthodes d'ajustement, COBRA réduit considérablement les écarts d'équité tout en préservant, voire en améliorant, la précision.
À mesure que les ensembles de données compressées se généralisent dans des domaines sensibles comme la santé et les finances, COBRA contribue à garantir que ces gains d'efficacité ne se fassent pas au détriment de l'équité pour les groupes sous-représentés.
En bref : nous proposons une méthode de distillation de jeux de données axée sur l’équité, ciblant les signaux partagés entre groupes, réduisant les conflits de représentation et diminuant la différence de chances égalisées sur les bancs d’essai d’équité, avec une forte généralisation inter-architectures.
FedLog : Classification fédérée personnalisée avec moins de communication et plus de flexibilité
Haolin Yu, Guojun Zhang, Hongliang Li, Pascal Poupart (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
L'apprentissage de représentations fédérées (FRL) vise à apprendre des modèles fédérés personnalisés grâce à une extraction efficace des caractéristiques à partir de données locales. Les algorithmes FRL qui partagent la majorité des paramètres du modèle sont confrontés à des difficultés majeures liées à une surcharge de communication importante. Cette surcharge provient des millions de paramètres du réseau neuronal et de la lenteur de l'agrégation par moyennage. Pour réduire cette surcharge, nous proposons FedLog, qui partage des résumés de données suffisants au lieu des paramètres bruts du modèle. Ces résumés encodent les statistiques minimales suffisantes d'une famille exponentielle, et l'inférence bayésienne est utilisée pour l'agrégation globale. FedLog contribue à réduire la taille des messages et la fréquence des communications. Nous démontrons que les messages partagés sont des statistiques minimales suffisantes et analysons théoriquement le taux de convergence de FedLog. Afin d'assurer davantage la confidentialité, nous étendons FedLog avec le cadre de confidentialité différentielle. Les résultats empiriques démontrent la grande précision d'apprentissage et la faible surcharge de communication de notre méthode.
Optimisation de la conception à partir de quelques exemples en exploitant des renseignements auxiliaires
Arjun Mani, Carl Vondrick, Richard Zemel (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
De nombreux problèmes de conception concrets impliquent l'optimisation d'une fonction boîte noire coûteuse f ( x ), pour laquelle l'optimisation bayésienne constitue un cadre efficace en termes d'échantillonnage. Cependant, alors que le cadre boîte noire classique retourne une récompense scalaire, les expériences réelles génèrent souvent une multitude d'informations utiles. Nous introduisons un nouveau cadre où une expérience génère, en plus de f ( x ), des informations auxiliaires de grande dimension h ( x ) ; de plus, un historique des tâches pertinentes déjà résolues est disponible pour accélérer l'optimisation. Nous développons une méthode novatrice basée sur un modèle neuronal qui prédit f ( x ) pour des conceptions inédites à partir d'un contexte de quelques exemples contenant des observations de h ( x ). Nous évaluons notre méthode sur deux domaines exigeants : la conception de matériel robotique et le réglage des hyperparamètres. Dans les deux domaines, notre méthode améliore la prédiction à partir de quelques exemples et accélère l'optimisation de la conception, surpassant plusieurs méthodes d'optimisation multitâches.
Résumé
Les problèmes de conception sont omniprésents en génie et en sciences naturelles. Par exemple, un biologiste pourrait vouloir concevoir un médicament qui se lie le plus fort possible à un pathogène, et un roboticien pourrait vouloir concevoir un bras robotisé capable de saisir des objets avec délicatesse et stabilité. Souvent, la conception de solutions efficaces implique la réalisation d'expériences concrètes, comme une expérience en laboratoire pour tester la liaison d'un médicament. Cette expérience est une « boîte noire » : on y introduit une conception et on obtient en retour une mesure de sa performance. L'objectif est d'optimiser cette mesure avec le moins d'expérience possible.
Il existe plusieurs méthodes d'IA qui déterminent intelligemment la conception à tester ensuite, en se basant sur les expériences précédentes. Cependant, ce modèle de base, dit « boîte noire », qui ne renvoie qu'une seule valeur numérique mesurant la performance d'une conception, est très simplifié. Les laboratoires scientifiques et d'ingénierie modernes ont des capacités expérimentales avancées, ce qui permet de faire de multiples observations sur un système. Par exemple, dans la conception de robots, les essais d'un bras robotisé peuvent générer un volume important de données de capteurs (caméras, capteurs tactiles, etc.) ainsi qu'une mesure finale de la performance. C'est pourquoi nous introduisons un nouveau modèle d'optimisation, où chaque essai génère, en plus de la valeur numérique mesurant la performance, des « informations supplémentaires » multidimensionnelles. Ces informations supplémentaires peuvent s'avérer très utiles pour comprendre non seulement l'échec d'une conception, mais aussi *comment* précisément cet échec, et comment l'améliorer pour qu'elle fonctionne.
Nous présentons une nouvelle méthode d'IA adaptée à ce contexte. Cette méthode repose sur un modèle de réseau neuronal, entraîné sur l'historique des tâches de conception déjà résolues. Ce modèle apprend à exploiter un petit ensemble de conceptions évaluées pour une tâche donnée, intégrant les observations de ces « informations supplémentaires », afin de prédire quelles conceptions non évaluées pourraient être prometteuses et méritent d'être testées. Une fois entraîné, ce modèle peut être appliqué à une nouvelle tâche de conception ; il prédit ensuite itérativement la conception à tester ensuite, et la teste, en répétant le processus jusqu'à l'obtention d'une conception satisfaisante.
Nous appliquons notre méthode à de multiples problèmes de conception. L'un d'eux consiste à concevoir des pinces robotiques dont la forme doit être adaptée à la préhension d'objets spécifiques (par exemple, une bouteille). À chaque contact avec l'objet, la pince reçoit une rétroaction tactile supplémentaire ainsi qu'une récompense. Nous démontrons que notre méthode est capable de saisir de nouveaux objets non rencontrés lors de l'apprentissage et d'optimiser rapidement la conception de la pince après seulement quelques interactions. Elle trouve des conceptions de pinces performantes pour un nouvel objet beaucoup plus rapidement que les méthodes actuelles. Ainsi, nos travaux contribuent à l'émergence de systèmes plus performants pour la conception pilotée par l'IA, capables de mener des recherches et des conceptions efficaces dans des environnements scientifiques et d'ingénierie réalistes.
En bref : nous introduisons un nouveau cadre d’optimisation de la conception où un essai fournit des informations auxiliaires de grande dimension au-delà de la récompense, et proposons une approche inédite pour ce cadre.
FiGuRO – Estimation de la dimension intrinsèque pour les données multimodales
Viktoria Schuster, Sana Tonekaboni (boursière postdoctorale distinguée de Vector), Caroline Uhler
Abstrait
Déterminer la complexité, ou dimension intrinsèque (DI), des données est fondamental pour un apprentissage efficace et interprétable des représentations. Ceci est particulièrement complexe dans les contextes multimodaux lorsqu'il s'agit d'apprendre des représentations désentremêlées pour les informations partagées et privées. Les techniques existantes présentent une lacune importante : elles sont souvent statiques, unimodales, ou, dans le cas des méthodes contrastives, s'adaptent implicitement à la DI partagée. Nous introduisons FiGuRO (Fidelity-Guided Rank Optimization), un cadre permettant d'approximer la DI de données uni- et multimodales sous contraintes de capacité du modèle et d'hyperparamètres. FiGuRO apprend les dimensions des projections de bas rang à l'aide d'une décomposition en valeurs singulières tronquée et d'un algorithme qui détermine quand réduire ou augmenter la dimension et dans quel espace latent. La désentrelacement des informations partagées et privées émerge comme une propriété inhérente à cette optimisation, éliminant ainsi le besoin de fonctions de perte auxiliaires complexes. Nous démontrons que FiGuRO surpasse les techniques d'estimation de DI existantes et est plus robuste aux variations d'hyperparamètres. À travers des simulations et des données réelles, FiGuRO saisit des échelles d'identifiants distinctes et des rapports de sous-espaces variables, et décompose avec succès les informations partagées et privées. De plus, nous montrons que FiGuRO peut être appliqué à des modèles préentraînés unimodaux modernes, permettant un désenchevêtrement a posteriori efficace des représentations multimodales.
Résumé
Les modèles d'IA modernes apprennent souvent simultanément à partir de multiples sources (modalités), par exemple en combinant les examens médicaux d'un patient avec ses données génétiques. Pour que ces modèles soient efficaces et fiables, les scientifiques doivent déterminer leur véritable complexité sous-jacente (le nombre minimal absolu de facteurs nécessaires pour décrire les données). Or, les outils existants ont du mal à distinguer les informations partagées entre les sources des détails propres à une seule.
Pour résoudre ce problème, nous avons développé FiGuRO, un cadre qui estime automatiquement la complexité des flux d'informations, qu'ils soient partagés ou spécifiques à une modalité, en une seule étape. L'algorithme central ajuste la taille des représentations de FiGuRO en fonction de sa capacité à reconstruire fidèlement les données originales. En équilibrant ce processus, FiGuRO distingue les concepts partagés des détails propres à chaque modalité.
Nous démontrons l'efficacité de FiGuRO sur divers ensembles de données, notamment des paires audio-image de chiffres et des mesures biologiques complexes. En révélant précisément la contribution de chaque source en matière d'information, FiGuRO aide les chercheurs à déterminer si la collecte de données difficiles ou coûteuses est réellement justifiée. Éventuellement, cela rend les systèmes d'IA multisources plus légers et transparents.
En bref : nous présentons FiGuRO, un cadre qui estime la dimension intrinsèque des données multimodales en optimisant le rang via SVD dans des espaces latents désenchevêtrés sous une contrainte de fidélité.
FlexRank : Décomposition imbriquée des connaissances de bas rang pour le déploiement adaptatif de modèles
Article vedette
Riccardo Zaccone, Stefanos Laskaridis, Marco Ciccone (boursier postdoctoral distingué Vector), Samuel Horváth
Abstrait
L'essor des réseaux neuronaux profonds, notamment les grands modèles de langage (LLM) et les transformateurs de vision (ViT), a rendu l'entraînement à partir de zéro prohibitif et le déploiement de plus en plus onéreux. Ces modèles sont souvent utilisés comme monolithes de calcul à coût fixe, ce qui freine leur déploiement adaptatif en fonction des différents budgets.
Nous soutenons que des composants imbriqués, classés par ordre d'importance, peuvent être extraits de modèles préentraînés et activés sélectivement en fonction des ressources de calcul disponibles. À cette fin, notre méthode FlexRank exploite la décomposition des poids de bas rang avec une consolidation imbriquée basée sur l'importance pour extraire des sous-modèles aux capacités croissantes. Notre approche permet un paradigme « entraîner une fois, déployer partout » offrant un compromis optimal entre coût et performance sans nécessiter un nouvel entraînement pour chaque budget, facilitant ainsi le déploiement pratique de modèles de grande taille.
Résumé
Les modèles d'IA modernes peuvent être puissants, mais leur exécution est souvent coûteuse : le même modèle volumineux est généralement utilisé quelle que soit la puissance de calcul de l'appareil. Cela rend le déploiement inefficace, notamment sur téléphones, ordinateurs portables, serveurs et applications où certaines entrées sont plus faciles à traiter que d'autres. Nous présentons FlexRank, une méthode qui transforme un modèle d'IA préentraîné en une famille de versions plus petites et plus grandes, partageant toutes les mêmes poids sous-jacents. L'idée principale est de décomposer les connaissances du modèle en éléments ordonnés, afin que les plus importants soient utilisés en premier et que d'autres puissent être ajoutés lorsque la puissance de calcul disponible augmente. Après avoir identifié ces éléments imbriqués, FlexRank les affine en apprenant à chaque version réduite à imiter le modèle complet original. On obtient ainsi un modèle « entraîné une fois, déployé partout » capable d'optimiser la précision en fonction de la vitesse ou de la mémoire, sans avoir à entraîner et stocker de nombreux modèles distincts. Nous démontrons que cette méthode fonctionne pour les modèles de langage et de vision, y compris les grands transformateurs. FlexRank pourrait simplifier le déploiement d'IA avancées sur différents matériels tout en réduisant les calculs inutiles.
En bref : une méthode pour décomposer de grands modèles préentraînés en modèles adaptatifs imbriqués de faible rang
Cohérence fréquentiste des réseaux ajustés aux données a priori pour l'estimation causale
Valentyn Melnychuk, Vahid Balazadeh, Stefan Feuerriegel, Rahul G. Krishnan (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Les modèles de fondation basés sur des réseaux ajustés aux données a priori (PFN) ont démontré une forte performance empirique en inférence causale en formulant la tâche comme un problème d'apprentissage en contexte. Cependant, il n'est pas clair si les estimateurs causaux basés sur les PFN fournissent une quantification de l'incertitude cohérente avec les estimateurs fréquentistes classiques. Dans ce travail, on comble cette lacune en analysant la cohérence fréquentiste des estimateurs basés sur les PFN pour l'effet moyen du traitement (ATE). (1) Nous montrons que les PFN existants, lorsqu'ils sont interprétés comme des estimateurs bayésiens de l'ATE, peuvent présenter un biais de confusion induit par les données a priori : ces dernières ne sont pas asymptotiquement remplacées par les données, ce qui, par conséquent, empêche la cohérence fréquentiste. (2) Pour y remédier, nous suggérons d'utiliser une procédure d'étalonnage basée sur une correction a posteriori en une étape (OSPC). Nous montrons que l'OSPC contribue à rétablir la cohérence fréquentiste et permet d'obtenir un théorème de Bernstein-von Mises semi-paramétrique pour les PFN calibrés (c'est-à-dire que les estimateurs basés sur les PFN calibrés et les estimateurs semi-paramétriques efficaces classiques convergent en distribution lorsque la taille des données augmente). (3) Finalement, nous implémentons l'OSPC en adaptant les distributions postérieures de martingale aux PFN. De cette manière, nous pouvons récupérer les distributions a posteriori fonctionnelles de nuisance à partir des PFN, requises par l'OSPC. Dans de multiples expériences (semi-)synthétiques, les PFN calibrés avec notre OSPC basé sur les distributions a posteriori de martingale produisent une incertitude ATE qui (i) correspond asymptotiquement à l'incertitude fréquentiste et (ii) est bien calibrée sur des échantillons finis, comparativement à d'autres estimateurs ATE bayésiens.
Résumé
De nombreuses décisions en médecine, en politiques publiques et en affaires reposent sur l'estimation des conséquences d'une modification, comme l'administration d'un traitement ou la mise en place d'une politique. Les nouveaux systèmes d'IA, appelés réseaux à données a priori, peuvent réaliser ces estimations rapidement parce qu'ils apprennent à partir de nombreux ensembles de données simulées avant d'être confrontés à des données réelles. Cependant, nous avons constaté que ces systèmes peuvent être trop confiants dans les contextes causaux : les mondes simulés utilisés pour l'entraînement contiennent souvent trop peu de facteurs de confusion, c'est-à-dire trop peu de cas où les choix de traitement et leurs résultats sont liés par des facteurs communs. Par conséquent, l'IA peut sous-estimer son niveau d'incertitude quant à l'effet réel d'une intervention. Nous proposons une méthode d'étalonnage qui ajuste l'estimation de l'IA à l'aide d'une correction inspirée de l'inférence causale classique. Cette correction permet à l'incertitude de l'IA de se comporter davantage comme celle des estimateurs statistiques reconnus, tout en préservant la rapidité et la flexibilité des réseaux à données a priori. Pour rendre cette correction applicable, nous montrons également comment extraire l'incertitude nécessaire concernant les composantes de modélisation cachées à partir des prédictions du réseau. Sur plusieurs ensembles de données synthétiques et semi-synthétiques, la méthode corrigée fournit une estimation de l'incertitude plus fiable que l'utilisation naïve des réseaux comme estimateurs causaux. Nos travaux montrent que les modèles de base pour les données tabulaires peuvent être utiles pour l'inférence causale, mais seulement lorsque leur incertitude est soigneusement calibrée.
En bref : nous montrons que les estimateurs ATE basés sur PFN peuvent être incohérents du point de vue fréquentiste en raison de la confusion induite par les a priori, et nous rétablissons la cohérence et l’incertitude calibrée via des corrections postérieures en une étape utilisant des distributions postérieures de martingale.
De la vision à la pensée : le découplage de la perception et du raisonnement améliore le post-entraînement des modèles vision-langage
Juncheng Wu, Hardy Chen, Haoqin Tu, Xianfeng Tang, Freda Shi (membre du corps professoral de Vector), Hui Liu, Hanqing Lu, Cihang Xie, Yuyin Zhou
Abstrait
Les progrès récents concernant les modèles de vision-langage (MVL) mettent l'accent sur le raisonnement à long terme ; ou, nous constatons que leurs performances sur les tâches visuelles sont principalement limitées par un manque de perception visuelle plutôt que par le raisonnement lui-même. Dans ce travail, nous étudions systématiquement l'interaction entre perception et raisonnement dans les MVL après leur entraînement, en décomposant leurs capacités en trois étapes d'entraînement distinctes : perception visuelle, raisonnement visuel et raisonnement textuel, en intégrant des données d'entraînement spécialisées. Nous démontrons que la perception visuelle : (a) nécessite une optimisation ciblée avec des données spécialisées ; (b) constitue un fondement essentiel qui doit être consolidé par un entraînement par étapes avant d'affiner le raisonnement visuel ; et (c) est apprise plus efficacement par apprentissage par renforcement (RL) que par la théorie des flux de connaissances (SFT) basée sur les légendes. Nos expériences sur plusieurs MVL démontrent que l'entraînement par étapes améliore systématiquement les performances de perception visuelle et de raisonnement par rapport à un entraînement combiné. Notamment, les modèles entraînés avec notre approche atteignent une précision de raisonnement supérieure de 1,5 % avec des traces de raisonnement 20,8 % plus courtes, ce qui suggère qu'une perception supérieure réduit le besoin d'un raisonnement excessif. De plus, nous démontrons que cette progression par compétences représente une nouvelle dimension pédagogique, orthogonale aux cursus traditionnels basés sur la difficulté, et que leur combinaison génère des gains supplémentaires. Nos modèles d'apprentissage par étapes obtiennent des performances supérieures parmi les modèles d'apprentissage visuel à pondération ouverte, avec des résultats avancés sur plusieurs tâches de mathématiques visuelles et de perception (par exemple, +5,2 % sur WeMath et +3,7 % sur RealWorldQA) par rapport au modèle de base.
Résumé
Les systèmes d'IA modernes peuvent analyser une image et répondre à des questions la concernant, par exemple, résoudre un problème de géométrie illustré par un schéma. Pour les améliorer, les chercheurs ont surtout appris à ces systèmes à « réfléchir » plus longuement, en résolvant les problèmes étape par étape. Mais en analysant leurs erreurs, nous avons constaté que le véritable goulot d'étranglement résidait non pas dans un raisonnement erroné, mais dans une perception erronée : dans près de 87 % des erreurs, le modèle avait tout simplement mal interprété l'image. Pire encore, approfondir la réflexion n'y changeait rien : une fois l'image mal interprétée, chaque étape de raisonnement supplémentaire reposait sur cette même observation erronée. Nous soutenons que la perception visuelle doit être considérée comme une compétence à part entière et entraînée séparément, avant le raisonnement. Nous avons conçu une méthode d'entraînement qui renforce d'abord la perception visuelle du modèle, puis y ajoute graduellement le raisonnement, en utilisant des données dédiées pour chaque étape. Nous avons aussi créé une méthode pour transformer des ensembles de données d'images légendées en données d'entraînement à la perception. Les modèles ainsi formés sont à la fois plus précis et plus efficaces : leur raisonnement est environ 21 % plus concis, car ils n'ont plus besoin de deviner ce qu'ils ont vu. La leçon est simple : une IA qui voit clair n'a pas besoin de trop réfléchir.
En bref : il faut d’abord voir, puis réfléchir. La perception visuelle, et non la longueur du raisonnement, constitue le principal obstacle pour les personnes ayant une expérience de la lecture visuelle. Nous offrons une formation complémentaire axée sur un nouvel axe de compétences, indépendante du programme de difficulté classique.
FUSE : Exemples impossibles à apprendre sur l’ensemble du spectre grâce à l’égalisation spectrale
Jiale Cai, Gezheng Xu, Zhihao Li, Ruiyi Fang, Ruizhi Pu, di wu, Qicheng Lao, Charles X. Ling, Boyu Wang (affilié à la faculté Vector)
Abstrait
Les exemples non apprenables (EN) protègent les données d'entraînement en injectant des perturbations imperceptibles, empêchant ainsi les modèles d'extraire des représentations exploitables. Dans cet article, nous montrons que les EN existants présentent une défaillance critique dès l'application d'un filtrage passe-bas, indiquant que les signaux de perturbation efficaces pour la non-apprentissage se concentrent principalement dans les hautes fréquences. Par conséquent, nous soutenons que des EN fiables doivent demeurer efficaces sur l'ensemble du spectre. À cette fin, nous proposons **FUSE** (Fully-Spectrum **U**nlearnable Exemples via **Scectral **E**qualization**), qui vise à générer des perturbations indépendantes du spectre en égalisant les contributions des différentes bandes et en assurant la cohérence inter-bandes. Plus précisément, FUSE adopte une stratégie de masquage spectral aléatoire (RSM) lors de l'entraînement du générateur, qui supprime aléatoirement une bande de fréquence contiguë, forçant ainsi les bandes restantes à maintenir la non-apprentissage. De plus, FUSE intègre le guidage interbande (CBG), qui assure la cohérence entre les composantes hautes et basses fréquences, renforçant ainsi la capacité d'apprentissage des basses fréquences et régulant les perturbations hautes fréquences afin de préserver la fidélité sémantique des images. De nombreuses expériences menées sur différents ensembles de données, architectures et filtrages spectraux démontrent la robustesse de la protection offerte par FUSE.
Résumé
De nombreux systèmes d'IA modernes sont entraînés sur de vastes collections d'images en ligne, souvent à l'insu des créateurs. Une méthode proposée pour protéger ces données consiste à modifier légèrement les images afin que les changements soient invisibles à l'œil humain, tout en empêchant les modèles d'IA d'en tirer des informations utiles. Ces images modifiées sont appelées des exemples non apprenables.
Dans ce travail, nous démontrons que de nombreuses méthodes de protection existantes deviennent inefficaces dès que les images sont légèrement lissées ou comprimées, car elles reposent principalement sur des signaux haute fréquence fragiles et faciles à supprimer. Pour remédier à ce problème, nous proposons une nouvelle méthode, FUSE, qui répartit le signal de protection sur l'ensemble de l'image au lieu de le concentrer sur un seul type de motif visuel. Ainsi, la protection demeure efficace même après des opérations de traitement d'images classiques.
Nous avons évalué FUSE sur plusieurs ensembles de données et architectures de modèles d'IA, et démontré qu'il offre une protection systématiquement plus robuste et plus fiable que les approches précédentes. Nos résultats suggèrent que les futures méthodes de protection des données devraient être conçues pour rester performantes face aux transformations d'images et aux conditions de traitement réalistes.
Ondes planes globales issues de gaussiennes locales : densités de charge périodiques en un clin d’œil
Jonas Elsborg, Felix Aertebjerg, Luca Anthony Thiede, Alán Aspuru-Guzik (membre du corps professoral de Vector), Tejs Vegge, Arghya Bhowmik
Abstrait
Nous présentons ELECTRAFI, un modèle différentiable rapide et complet pour la prédiction des densités de charge périodiques dans les matériaux cristallins. ELECTRAFI construit des gaussiennes anisotropes dans l'espace réel et exploite leurs transformées de Fourier analytiques pour évaluer les coefficients d'ondes planes via la formule de sommation de Poisson. Cette formulation délègue le comportement non local et périodique aux transformées analytiques, permettant la reconstruction de la densité de charge périodique complète avec une seule FFT inverse. En évitant le sondage explicite de la grille dans l'espace réel, la sommation d'images périodiques et les développements en harmoniques sphériques, ELECTRAFI atteint, voire dépasse, la précision de pointe sur les benchmarks périodiques tout en étant jusqu'à 633 fois plus rapide que la méthode concurrente la plus performante, reconstruisant les densités de charge cristallines en une fraction de seconde. Utilisé pour initialiser les calculs DFT, ELECTRAFI réduit le coût total de calcul DFT d'environ 20 %, tandis que les modèles de densité de charge plus lents annulent les économies en raison de temps d'inférence élevés. Nos résultats montrent que la précision et le coût d'inférence déterminent conjointement les gains de vitesse de bout en bout du DFT, et justifient notre intérêt pour l'efficacité.
Résumé
De nombreux matériaux importants sont d'abord étudiés par ordinateur avant leur synthèse en laboratoire. Une méthode courante pour ce faire est la théorie fonctionnelle de la densité (DFT), qui prédit la disposition des électrons au sein d'un matériau. La DFT est très utile, mais elle peut être lente car l'ordinateur doit raffiner la densité électronique de manière itérative jusqu'à obtenir une solution stable.
Dans cet article, nous utilisons l'apprentissage machine pour fournir une estimation initiale beaucoup plus précise, ce qui permet d'accélérer les calculs DFT en partant d'une solution plus proche de la solution exacte. Le défi réside dans la rapidité du modèle d'apprentissage machine lui-même. Sinon, le temps gagné lors des calculs DFT est perdu lors de la prédiction. Nous avons développé ELECTRAFI, un modèle qui prédit les densités électroniques dans les cristaux à partir d'un vaste ensemble de « blobs » 3D simples appelés gaussiennes. Au lieu de vérifier chaque point de l'espace individuellement, ELECTRAFI convertit directement ces blobs au format mathématique utilisé par de nombreux programmes DFT. La prédiction est donc à la fois naturellement périodique, comme dans un cristal, et très rapide.
Nous avons constaté qu'ELECTRAFI est aussi précis que les meilleures méthodes existantes, tout en étant des centaines de fois plus rapide. Utilisé dans des calculs DFT réels, il réduit le temps de calcul total jusqu'à environ 20 %.
Ceci est important car des milliards d'heures de calcul sont consacrées chaque année, à l'échelle mondiale, aux calculs DFT, et des méthodes comme ELECTRAFI peuvent contribuer à rendre la simulation de matériaux à grande échelle plus rapide, moins coûteuse et moins énergivore.
En bref : prédiction ultra-rapide de la densité de charge dans les systèmes périodiques
Lissage du gradient : Couplage des mises à jour par couche pour une optimisation améliorée
Haoming Meng, Anton Sugolov, Vardan Papyan (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Les réseaux de neurones profonds à blocs répétés, tels que les Transformers et les ResNets, présentent souvent des relations structurées entre les couches qui émergent au cours de l'entraînement. Motivés par cette observation, nous introduisons un paradigme général d'*Augmentation de gradient par profondeur*, dans lequel la mise à jour appliquée à une couche peut dépendre des mises à jour de l'optimiseur de base calculées pour d'autres couches. Nous étudions une application de cette idée, appelée *Lissage de gradient*, qui couple les mises à jour de l'optimiseur à travers la profondeur et peut être interprétée naturellement comme une méthode de préconditionnement structurée. Notre cadre opère directement sur les vecteurs de mise à jour par blocs produits par des optimiseurs de base arbitraires (par exemple, SGD, Adam, Muon), en appliquant des opérateurs de lissage par profondeur structurés tels que la moyenne pondérée locale avec une surcharge de calcul minimale. Nous évaluons le lissage de gradient sur un ensemble diversifié d'architectures et de régimes d'entraînement, incluant le pré-entraînement de modèles linguistiques, le post-entraînement par renforcement de modèles de langage sur des tâches de raisonnement, la modélisation de la diffusion et la classification d'images avec des Vision Transformers. Dans tous ces contextes, le lissage de gradient améliore systématiquement la convergence et les performances de généralisation sans modifier les architectures des modèles ni les objectifs d'entraînement. Nous démontrons également que le lissage favorise une évolution plus structurée des représentations en fonction de la profondeur, suggérant un lien entre le couplage des mises à jour structurées et l'organisation interne des représentations apprises. Ces résultats positionnent le lissage de gradient comme une approche simple et largement applicable pour améliorer l'entraînement des réseaux profonds modernes.
Résumé
Les systèmes d'IA modernes, tels que les grands modèles de langage, les transformateurs de vision et les modèles de diffusion, sont construits à partir de nombreuses couches architecturales répétées. Bien que ces couches apprennent souvent des comportements similaires lors de l'entraînement, les algorithmes d'optimisation actuels mettent généralement à jour chaque couche indépendamment.
Nous présentons un nouveau cadre d'entraînement appelé Augmentation du gradient par profondeur, qui permet aux couches de partager des informations via leurs mises à jour d'optimisation. Nous étudions un cas simple de cette idée, appelé lissage de gradient, où les mises à jour des couches voisines sont combinées avant d'être appliquées au modèle.
Le lissage de gradient peut être intégré aux méthodes d'entraînement existantes à un coût de calcul très faible, sans modifier l'architecture du modèle ni l'objectif d'entraînement. Nous avons testé cette méthode sur un large éventail de tâches d'apprentissage machine, notamment le pré-entraînement de modèles linguistiques, l'apprentissage par renforcement axé sur le raisonnement, la classification d'images et la génération d'images.
Dans ces configurations, le lissage de gradient a systématiquement amélioré l'efficacité de l'entraînement et les performances du modèle. Nous avons aussi constaté qu'il favorise une évolution plus fluide et cohérente des représentations entre les couches. Ces résultats suggèrent que l'exploitation de la structure partagée entre les couches peut constituer une méthode simple et largement applicable pour entraîner plus efficacement les systèmes d'apprentissage profond modernes.
Apprentissage hiérarchique des politiques par décomposition spectrale
Shuxin Cao, Liquan Wang, Walker Byrnes, Yiye Chen, Yilun Du, Animesh Garg (affilié à la faculté Vector)
Abstrait
Dans cet article, nous identifions une décomposition sémantique des séquences d'actions robotiques, séparant l'intention de mouvement au niveau de la tâche des ajustements au niveau de l'exécution. En analysant les actions dans le domaine spectral à l'aide de la transformée en cosinus discrète (DCT), on observe que les composantes de basse fréquence capturent les trajectoires de mouvement globales, tandis que les composantes haute fréquence encodent la précision du minutage, de l'alignement et des comportements de contact. Motivés par cette structure, nous proposons la Politique Spectrale Causale (CSP), qui modélise la génération d'actions comme un processus causal du grossier à la fin : le mouvement grossier est prédit à partir de l'observation et du langage, et les corrections fines sont générées conditionnellement à la trajectoire réalisée. Grâce à des simulations et des évaluations en conditions réelles, la CSP surpasse systématiquement les méthodes de référence performantes sur les tâches de manipulation sensibles à la précision. De plus, nous proposons l'injection de bruit inspirée de la téléopération humaine comme méthode d'augmentation de données, grâce à laquelle notre approche démontre une grande robustesse face aux démonstrations bruitées.
Résumé
Apprendre aux robots à manipuler des objets avec précision est complexe, car un mouvement précis exige à la fois une trajectoire globale correcte et des corrections de dernière minute infimes ; ou, ces deux aspects doivent être appris différemment. Nous démontrons que la conversion des mouvements du robot en composantes fréquentielles permet de séparer naturellement ces deux niveaux. Notre méthode, CSP, apprend d'abord le mouvement global, puis génère des corrections fines en fonction de celui-ci. Cela améliore les performances pour les tâches de précision et rend l'apprentissage plus robuste face aux perturbations rencontrées lors du pilotage à distance des robots par des humains.
IDRBench : Comprendre le potentiel des grands modèles linguistiques pour la recherche interdisciplinaire
Yuanhao Shen, Daniel de Sousa, Ricardo de Andrade Nascimento, Hongyu Guo, Xiaodan Zhu (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
L'innovation est un moteur essentiel de la civilisation humaine. Face à l'accroissement considérable du corpus de connaissances, le rapprochement des savoirs entre différentes disciplines, souvent sources d'innovations majeures, est devenu un défi croissant. Les progrès récents des modèles d'apprentissage machine, notamment les grands modèles de langage (LLM), ont permis un accès efficace à de vastes sources de connaissances et ont démontré d'impressionnantes capacités de raisonnement, ouvrant ainsi d'importantes perspectives pour la découverte interdisciplinaire. Notre recherche vise à comprendre les capacités des LLM les plus performants à intégrer les connaissances de différents domaines dans le cadre de la recherche interdisciplinaire (RID). Pour répondre à ce problème fondamental, nous présentons IDRBench, un cadre novateur comprenant des ensembles de données et des tâches d'évaluation : (1) l'identification d'articles scientifiques pour la RID, (2) l'intégration d'idées pour la RID et (3) la recommandation d'idées pour la RID. Notre étude, portant sur dix LLM de référence, fournit une analyse approfondie de leur comportement et établit des points de repère et des bases de référence pour les recherches futures. À notre connaissance, IDRBench est le premier à proposer une analyse exhaustive des capacités des LLM en matière de RID.
Résumé
De nombreuses découvertes importantes découlent de la convergence d'idées provenant de différents domaines, mais établir des liens significatifs entre les disciplines devient de plus en plus complexe à mesure que les connaissances scientifiques s'accroissent. Les grands modèles de langage, tels que les systèmes de type ChatGPT, peuvent lire et raisonner sur de vastes quantités de texte ; ils pourraient ainsi aider les chercheurs à découvrir des liens qui, autrement, passeraient inaperçus. Toutefois, nous ignorons encore dans quelle mesure ces modèles sont capables de comprendre, d'évaluer et de recommander des pistes de recherche interdisciplinaires.
Dans ce travail, nous présentons IDRBench, un nouveau banc d'essai permettant de tester si les grands modèles de langage peuvent faciliter la découverte interdisciplinaire. IDRBench évalue les modèles sur trois tâches : identifier les articles interdisciplinaires, expliquer comment les idées issues de différents domaines peuvent être intégrées et recommander des pistes de recherche interdisciplinaires prometteuses. Nous utilisons ce banc d'essai pour étudier dix modèles de langage largement utilisés et comparer leurs points forts et leurs points faibles.
Nos résultats offrent un premier aperçu complet de la performance des modèles de langage actuels dans le cadre de tâches de recherche interdisciplinaires. Ces travaux peuvent aider les chercheurs à mieux comprendre dans quelles situations les modèles linguistiques sont utiles à la découverte scientifique, où ils présentent encore des limites et comment améliorer les futurs outils d'IA destinés à la recherche.
En bref : Nous introduisons un nouveau critère d’évaluation pour comprendre les capacités de recherche interdisciplinaires des LLM.
Le transport entropique inverse optimal résout l'apprentissage semi-supervisé par maximisation de la vraisemblance des données
Mikhail Persianov, Arip Asadulaev, Nikita Andreev, Nikita Starodubcev, Dmitry Baranchuk, Anastasis Kratsios (affilié à la faculté Vector), Evgeny Burnaev, Aleksandr Korotin
Abstrait
L'apprentissage des distributions conditionnelles $\pi^\star(\cdot|x)$ est un problème central en apprentissage machine, généralement abordé par des méthodes supervisées avec des données appariées $(x,y) \sim \pi^\star$. Cependant, l'acquisition d'échantillons de données appariées est souvent complexe, surtout pour des problèmes tels que la traduction de domaine. Cela nécessite le développement de modèles semi-supervisés qui utilisent à la fois des données appariées limitées et des échantillons supplémentaires non appariés et indépendants et identiquement distribués $x \sim \pi^\star_x$ et $y \sim \pi^\star_y$ issus des distributions marginales. L'utilisation de ces données combinées est complexe et repose souvent sur des approches heuristiques. Pour résoudre ce problème, nous proposons un nouveau paradigme d'apprentissage qui intègre de manière transparente les données appariées et non appariées grâce à des techniques de maximisation de la vraisemblance des données. Nous démontrons que notre approche présente également un lien intéressant avec le transport optimal entropique inverse (OT). Ce résultat nous permet d'appliquer les avancées récentes en topologie computationnelle pour établir un algorithme d'apprentissage de bout en bout afin d'obtenir $\pi^\star(\cdot|x)$. De plus, nous démontrons la propriété d'approximation universelle, prouvant ainsi que notre approche peut théoriquement retrouver les distributions conditionnelles exactes avec une erreur arbitrairement petite. Finalement, nous démontrons par des tests empiriques que notre méthode apprend efficacement les distributions conditionnelles en utilisant simultanément des données appariées et non appariées.
Résumé
Les systèmes d'apprentissage machine doivent souvent apprendre les relations entre deux types de données. Par exemple, un système peut avoir besoin de traduire des images entre différents styles, de prédire les conditions météorologiques à partir de mesures de capteurs ou de générer des résultats à partir d'exemples limités. La plupart des méthodes existantes nécessitent de vastes ensembles de paires entrée-sortie parfaitement appariées pour l'entraînement. Maintenant, dans de nombreuses applications concrètes, ces données appariées sont coûteuses ou difficiles à obtenir, tandis que des ensembles séparés d'entrées et de sorties sont beaucoup plus faciles à collecter.
Dans ce travail, nous présentons une nouvelle méthode capable d'apprendre simultanément à partir d'un petit nombre de données appariées et d'un grand nombre de données non appariées. Notre approche repose sur l'optimisation de la capacité du modèle à expliquer les données observées, tout en s'inspirant du transport optimal, un cadre mathématique permettant de comparer et de transformer des distributions de probabilité.
Nous démontrons théoriquement que notre méthode permet de retrouver des relations complexes entre domaines et proposons un algorithme efficace pour son apprentissage pratique. Lors d'expériences sur des tâches synthétiques, la prévision météorologique, la traduction d'images et la classification, notre approche surpasse systématiquement les méthodes semi-supervisées existantes, notamment lorsque le nombre d'exemples appariés disponibles est limité. Par exemple, notre méthode permet d'apprendre des traductions d'images réalistes et des prévisions météorologiques probabilistes précises tout en nécessitant une supervision par paires nettement inférieure aux approches classiques.
Nos résultats suggèrent que la combinaison de données appariées et non appariées grâce à un apprentissage basé sur des principes de vraisemblance peut améliorer considérablement l'efficacité et la fiabilité des données dans les systèmes d'apprentissage automatique.
Échantillonnage MAP local pour les modèles de diffusion
Shaorong Zhang, Rob Brekelmans (ancien boursier postdoctoral émérite de Vector), Greg Ver Steeg
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L'échantillonnage a posteriori par diffusion (DPS) offre une approche bayésienne rigoureuse des problèmes inverses en échantillonnant la distribution $p(x_0 \mid y)$. Bien que cet échantillonnage soit précieux pour appréhender l'incertitude et la multimodalité, de nombreux problèmes inverses, classiques et pratiques, privilégient une estimation ponctuelle précise, notamment l'estimateur MAP, longtemps considéré comme un objectif de reconstruction standard en imagerie et applications scientifiques. Nous introduisons l'échantillonnage MAP local (LMAPS), un nouveau cadre d'inférence qui résout itérativement des sous-problèmes MAP locaux le long de la trajectoire de diffusion. Cette perspective clarifie leur lien avec les estimateurs MAP et DPS globaux, offrant une interprétation probabiliste unifiée pour les méthodes d'optimisation. Sur cette base, nous développons des algorithmes pratiques avec une approximation de covariance, motivée par une hypothèse a priori gaussienne, un objectif reformulé pour plus de stabilité et d'interprétabilité. Dans un large éventail de tâches de restauration d'images et scientifiques, LMAPS atteint des performances de pointe.
Résumé
Les systèmes d'IA appelés modèles de diffusion peuvent générer des images très réalistes en transformant progressivement un bruit aléatoire en contenu structuré. Outre la création d'images à partir de zéro, ils sont de plus en plus utilisés pour résoudre des « problèmes inverses » : des tâches telles que l'amélioration de la netteté des photos floues, le remplissage des zones manquantes d'une image, la reconstruction d'images IRM à partir de mesures limitées ou l'imagerie de trous noirs à partir de données éparses de radiotélescopes. Nous présentons LMAPS (Local MAP Sampling), une méthode qui, à chaque étape du processus de diffusion, recherche l'image nette la plus probable, compatible à la fois avec l'état bruité actuel et la mesure observée. Cette perspective unifie et clarifie plusieurs approches antérieures au sein d'un cadre de principes unique. Pour un large éventail de tâches de restauration d'images et de problèmes scientifiques — y compris la reconstruction d'images IRM et l'imagerie de trous noirs —, LMAPS produit des reconstructions plus nettes et plus précises que les méthodes existantes, souvent à un coût de calcul moindre.
Pensées ancrées à long terme : Synthétiser les problèmes visuels ancrés et distiller les chaînes de raisonnement à grande échelle
David Acuna, Chao-Han Huck Yang, Yuntian Deng (affilié à la faculté Vector), Jaehun Jung, Ximing Lu, Prithviraj Ammanabrolu, Hyunwoo Kim, Yuan-Hong Liao, Yejin Choi
Abstrait
Malgré des progrès rapides, le raisonnement multimodal manque encore d'une approche systématique pour synthétiser des ensembles de données à grande échelle centrés sur la vision, au-delà des mathématiques visuelles. Nous présentons un cadre capable de synthétiser des problèmes centrés sur la vision couvrant divers niveaux de complexité, et l'ensemble de données résultant comprend plus d'un million de problèmes de haute qualité, incluant : des traces de raisonnement, des données de préférences et des invites d'instruction prenant en charge la théorie des fonctionnelles de la densité (SFT), l'apprentissage par renforcement (RL) hors ligne et en ligne. Notre cadre de synthèse centré sur la vision utilise un processus en deux étapes : (1) la génération de questions vérifiables variées à partir d'images existantes à grande échelle, et (2) la création de problèmes visuels compositionnels complexes par fusion de questions plus simples.
De façon remarquable, l'optimisation de Qwen2.5-VL-7B sur nos données surpasse les modèles de référence ouverts existants sur l'ensemble des benchmarks de vision évalués. Nos meilleures configurations égalent, voire surpassent, des modèles fermés performants tels que MiMo-VL-7B-RL sur V*Bench, CV-Bench et MMStar-V. Notamment, bien que nos données soient entièrement axées sur la vision, elles se transposent positivement au raisonnement textuel (MMLU-Pro, +3,7 %) et au raisonnement audio (MMAU, +1,32 %), démontrant ainsi leur efficacité. De même, malgré l'absence de données visuelles incarnées, nous observons des gains notables (NiEH, +8,8 %) lors de l'évaluation de la question-réponse incarnée ouverte. Enfin, nous utilisons nos données pour analyser de manière exhaustive et à grande échelle (1M+) l'ensemble du pipeline post-entraînement VLM, montrant que (i) le SFT sur des données de haute qualité avec des comportements cognitifs sur les traces de raisonnement est essentiel pour mettre à l'échelle le RL en ligne, (ii) le RL hors ligne pourrait égaler les performances du RL en ligne tout en désagrégeant les exigences de calcul, et (iii) le SFT sur des données de haute qualité améliore également le transfert hors domaine et intermodal.
Résumé
Ce travail présente une méthode permettant de générer automatiquement plus d'un million de questions basées sur des images, aidant ainsi les systèmes d'IA multimodaux à mieux interpréter ce qu'ils voient. En se concentrant sur des objets spécifiques et en combinant des questions simples pour en former des plus complexes, la méthode génère des données qui permettent aux modèles d'apprendre à raisonner sur ce qu'ils voient, à vérifier leurs réponses et à corriger leurs erreurs. Cela améliore les performances pour les tâches visuelles et présente également des avantages pour le raisonnement textuel, audio et incarné.
En bref : Un cadre de génération de données pour synthétiser des problèmes axés sur la vision couvrant divers niveaux de complexité, et un ensemble de données contenant plus d’un million de problèmes de haute qualité, y compris la prise en charge de SFT, du RL hors ligne et en ligne.
L'émergence mécaniste de l'ancrage symbolique dans les modèles de langage
Shuyu Wu, Ziqiao Ma, Xiaoxi Luo, Yidong Huang, Josue Torres-Fonseca, Freda Shi (membre du corps professoral de Vector), Joyce Chai
Abstrait
L'ancrage symbolique (Harnad, 1990) décrit comment les symboles, tels que les mots, acquièrent leur signification en se connectant à des expériences sensorimotrices réelles. Des travaux récents ont montré que l'ancrage peut émerger dans les modèles (vision-)langage entraînés à grande échelle sans objectifs d'ancrage explicites. Cependant, les lieux précis de cette émergence et les mécanismes sous-jacents demeurent largement inexplorés. Pour pallier ce manque, nous introduisons un cadre d'évaluation contrôlé qui retrace systématiquement l'émergence de l'ancrage symbolique au sein des calculs internes, grâce à une analyse mécaniste et causale. Nos résultats indiquent que l'ancrage se concentre dans les calculs des couches intermédiaires et est mis en œuvre par le mécanisme d'agrégation, où les têtes d'attention agrègent l'environnement pour faciliter la prédiction des formes linguistiques. Ce phénomène se reproduit dans le dialogue multimodal et entre différentes architectures (Transformers et modèles d'espace d'états), mais pas dans les LSTM unidirectionnels. Nos résultats apportent des preuves comportementales et mécanistes de l'émergence possible de l'ancrage symbolique dans les modèles de langage, avec des implications pratiques pour la prédiction et le contrôle potentiel de la fiabilité de la génération.
Résumé
Lorsqu'on utilise un mot comme « cheval », sa signification est liée à des choses vues ou vécues dans le monde réel. Ce lien entre les mots et les éléments concrets du monde est appelé ancrage. Dans ce travail, on cherche à savoir si les modèles de langage peuvent faire de même : on se demande si l'ancrage peut émerger spontanément lors d'un apprentissage classique, et si oui, comment. Pour ce faire, nous créons des situations contrôlées où une même idée apparaît sous deux formes distinctes : l'une faisant partie de l'environnement et l'autre relevant du langage courant. Par exemple, un modèle peut être exposé à des éléments relatifs à un cheval, puis être invité à prédire le mot « cheval » dans une phrase. Nous comparons les cas où les éléments correspondent au mot avec ceux où ils ne correspondent pas, et nous analysons le modèle afin d'identifier les parties qui facilitent la prédiction correcte. Nous constatons que la plupart des architectures de modèles modernes, y compris les transformateurs, apprennent ce lien lors d'un apprentissage classique, même sans qu'on leur indique explicitement quels mots correspondent à quels éléments. Ce lien est le plus fort au centre du modèle et est véhiculé par des schémas attentionnels qui apportent des informations environnementales pertinentes au mot à prédire. Nous observons un comportement similaire dans les dialogues textuels et visuels, mais pas dans un modèle récurrent plus simple. Ces résultats aident à expliquer l'apparition de l'ancrage dans les modèles linguistiques et pourraient fournir des outils pour détecter ou réduire les générations de modèles linguistiques peu fiables.
En bref : nous fournissons des preuves comportementales et mécanistes que l’ancrage symbolique peut émerger dans les modèles de langage (multimodèles).
Attribution de mouvement pour la génération vidéo
Mention honorable pour un article exceptionnel et article vedette
Xindi Wu, Despoina Paschalidou, Jun Gao, Antonio Torralba, Laura Leal-Taixé, Olga Russakovsky, Sanja Fidler (membre du corps professoral de Vector), Jonathan Lorraine
Abstrait
Malgré les progrès rapides des modèles de génération vidéo, le rôle des données dans l'influence du mouvement reste mal compris. Nous présentons Motive (attribution de mouvement pour la génération vidéo), un cadre d'attribution de données axé sur le mouvement et basé sur le gradient, adaptable aux ensembles de données et modèles vidéo modernes, volumineux et de haute qualité. Nous l'utilisons pour étudier quels extraits améliorent ou dégradent la dynamique temporelle. Motive isole la dynamique temporelle de l'apparence statique grâce à des masques de perte pondérés par le mouvement, permettant un calcul efficace et évolutif de l'influence spécifique au mouvement. Sur les modèles de conversion texte-vidéo, Motive identifie les extraits qui affectent fortement le mouvement et guide la conservation des données afin d'améliorer la cohérence temporelle et la plausibilité physique. Avec les données à forte influence sélectionnées par Motive, nous améliorons à la fois la fluidité du mouvement et le degré de dynamique sur VBench, atteignant un taux de préférence humaine de 74,1 % par rapport au modèle de base pré-entraîné. À notre connaissance, il s'agit du premier cadre à attribuer le mouvement plutôt que l'apparence visuelle dans les modèles de génération vidéo et à l'utiliser pour la conservation des données de réglage fin.
Résumé
Les générateurs vidéo IA sont de plus en plus impressionnants, mais leurs mouvements restent imparfaits : les personnages dérivent, les objets défilent de façon invraisemblable et les lois de la physique sont bafouées de manière immédiatement perceptible par l’œil humain. Il est impossible de déterminer avec certitude quelles vidéos d’entraînement ont inculqué ces mauvaises habitudes au modèle, ni lesquelles permettraient de les corriger. La plupart des outils existants pour analyser l'influence des données d'entraînement sur les résultats ont été conçus pour des images fixes, où le mouvement est absent.
Nous avons créé MOTIVE, la première méthode qui retrace le mouvement d'une vidéo générée jusqu'aux extraits d'entraînement spécifiques qui l'ont influencé, indépendamment de l'apparence de la scène. MOTIVE se concentre sur les parties mobiles de chaque vidéo et évalue dans quelle mesure chaque extrait d'entraînement a orienté le modèle vers la production de ce type de mouvement. Grâce à la spécificité des scores de mouvement, on peut identifier le petit échantillon de données d'entraînement, environ un extrait sur cent, qui améliore le plus la façon dont le modèle se déplace.
Lorsque nous avons réentraîné un générateur vidéo open source populaire sur la seule partie supérieure de l'image, les spectateurs humains ont préféré son animation dans 74 % des cas. MOTIVE offre aux développeurs de modèles vidéo une méthode pratique pour constituer de meilleurs ensembles d'entraînement, produisant ainsi des vidéos plus fluides et plus réalistes sans nécessiter de collecte de données supplémentaires.
En bref : nous proposons Motive, un cadre d’attribution de données évolutif et centré sur le mouvement pour la génération vidéo, afin d’identifier les clips d’entraînement qui améliorent ou dégradent la dynamique du mouvement, permettant ainsi la conservation et bien plus encore.
MultiLoReFT : Découplage des sous-espaces partagés et spécifiques à une modalité dans l’apprentissage multimodal via un ajustement fin de la représentation de faible rang
Sana Tonekaboni (boursière postdoctorale distinguée de Vector), Viktoria Schuster, Caroline Uhler
Abstrait
La perception et la prise de décision dans le monde réel sont intrinsèquement multimodales, intégrant des signaux complémentaires provenant de différentes modalités. Cependant, l'entraînement de modèles multimodaux se heurte à deux obstacles majeurs. Premièrement, la collecte de vastes ensembles de données multimodales appariées et bien alignées est souvent difficile, ce qui complexifie l'entraînement multimodal de bout en bout. Deuxièmement, les représentations multimodales existantes entremêlent fréquemment les informations partagées entre les modalités avec les informations spécifiques à chaque modalité, ce qui nuit à l'interprétabilité et au contrôle. Nous présentons MultiLoReFT, un cadre d'ajustement fin de représentations de bas rang, efficace et évolutif, pour l'apprentissage multimodal avec des modèles unimodaux pré-entraînés. MultiLoReFT étend l'adaptation de rang faible au contexte multimodal et apprend des sous-espaces de projection interprétables qui découplent les informations partagées et propres à chaque modalité. Sur des données de référence simulées et réelles, il produit des représentations qui prennent en charge la prédiction multimodale tout en révélant explicitement la distribution des informations partagées et spécifiques à chaque modalité.
Résumé
MultiLoReFT est un cadre permettant de construire des modèles d'IA multimodaux à partir de modèles préentraînés qui comprennent déjà des types de données individuels, tels que le texte, l'audio ou les images. Au lieu d'entraîner un modèle multimodal complexe à partir de zéro, il affine efficacement ces représentations existantes grâce à une approche compacte de faible rang. Son objectif principal est l'interprétabilité : il sépare les informations partagées entre les modalités de celles propres à chaque modalité, ce qui permet de mieux comprendre la contribution de chaque source de données et les schémas sur lesquels le modèle s'appuie. Pour des tâches simulées et réelles, MultiLoReFT assure une prédiction multimodale précise tout en offrant une vision plus transparente de l'organisation des informations multimodales.
En bref : Réglage fin et efficace des paramètres pour l’apprentissage de représentations multimodales avec une interprétabilité améliorée.
Trouver une aiguille dans une botte de foin : tenir compte de la dilution du signal améliore la modélisation et l’évaluation de la réponse aux perturbations dans les données scRNA-seq
Gabriel Mejia, Henry Miller, Francis Leblanc, Bo Wang (membre du corps professoral de Vector), Brendan Swain, Lucas Paulo de Lima Camillo
Abstrait
Recent benchmarks reveal that single-cell perturbation response models are often outperformed by simply predicting the dataset mean. Through large-scale *in silico* simulations, together with analyses of two real-world perturbation datasets, we trace this anomaly to a metric artifact: unweighted error metrics systematically reward mean predictions when perturbation effects are sparse. To address this limitation, we introduce differentially expressed gene (DEG)-aware metrics—weighted mean-squared error (WMSE) and weighted delta $R^{2}$ ($R^{2}_{w}(\Delta)$)—that sensitively measure error in niche, perturbation-specific signals. We further propose explicit negative and positive performance baselines to calibrate these metrics. Under this framework, the mean baseline sinks to null performance, while genuinely informative predictors are correctly rewarded. Finally, we show that using WMSE as a training objective reduces mode collapse and improves predictive performance across multiple model architectures.
Résumé
La capacité de prédire avec fiabilité la réponse cellulaire aux perturbations en laboratoire pourrait permettre de gagner des années et d'économiser des ressources considérables dans le processus de développement des médicaments. Cependant, les algorithmes conçus à cette fin font actuellement l'objet de controverses : plusieurs méthodes de pointe revendiquent des performances exceptionnelles, tandis que des évaluations indépendantes montrent que leurs résultats sont inférieurs à ceux d'une simple prédiction moyenne. Dans notre article, nous explorons cette divergence et attribuons le problème à des comportements inattendus des mesures courantes lorsqu'elles sont appliquées à des données d'expression génique de haute dimension.
Nous avons identifié la cause principale du problème de la recherche d'une aiguille dans une botte de foin : seule une infime fraction des gènes subit des modifications significatives à la suite d'une perturbation. Autrement dit, une prédiction moyenne est correcte pour la grande majorité des gènes, mais erronée pour ceux qui sont déterminants. Les mesures actuelles ne tiennent pas compte de ce phénomène et privilégient donc l'estimation statistique à l'estimation biologique. Forts de ces observations, nous proposons un nouveau protocole standard d'évaluation du rendement des modèles, intégrant deux nouvelles mesures sensibles au contexte, ainsi que des contrôles positifs et négatifs.
Nous avons alors constaté qu'une de ces mesures pouvait être réutilisée comme signal d'entraînement. Sous cette nouvelle supervision, les modèles se sont améliorés par rapport à leur entraînement initial lorsqu'ils ont été évalués sur des mesures indépendantes. Ce résultat a été reproduit pour plusieurs familles de méthodes, ce qui suggère que se concentrer sur des signaux de niche forts est une stratégie efficace pour apprendre comment les cellules réagissent aux perturbations.
En résumé : lorsque les effets de perturbation sont rares, les mesures non pondérées privilégient les prédictions moyennes ; les mesures prenant en compte les gènes différentiellement exprimés et l’entraînement pondéré rétablissent la sensibilité et améliorent les performances.
Sur l'effondrement de l'optimisation relative des politiques de groupe dans la recherche d'agents : le déplacement de vraisemblance paresseux
Wenlong Deng, Yushu Li, Boying Gong, Yi Ren, Christos Thrampoulidis, Xiaoxiao Li (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
L'apprentissage par renforcement intégré aux outils (TI) permet aux grands modèles de langage (LLM) d'effectuer un raisonnement multi-étapes en interagissant avec des outils externes tels que les moteurs de recherche. L'optimisation de la politique relative de groupe (GRPO), illustrée par le récent Search-R1, offre une convergence rapide et une formulation sans valeur, ce qui la rend attrayante pour ce contexte. Cependant, elle souffre systématiquement d'un effondrement de l'entraînement. Nous identifions le déplacement paresseux de la vraisemblance (LLD), une réduction ou une stagnation systématique de la vraisemblance des réponses correctes et incorrectes, comme le mécanisme central à l'origine de cet échec. Le LLD apparaît tôt et déclenche une spirale infernale auto-renforçante, où la baisse de vraisemblance mène à des réponses peu confiantes, à une augmentation des gradients et, finalement, à l'effondrement. Nous caractérisons empiriquement ce processus sur différents modèles, à l'aide d'une tâche de questions-réponses avec recherche intégrée de type Search-R1. Cette caractérisation révèle une trajectoire cohérente en trois phases : stagnation initiale, décroissance progressive et effondrement accéléré. Pour remédier à ce problème, nous proposons une régularisation préservant la vraisemblance (LLD) qui s'active uniquement lorsque la vraisemblance d'une action de réponse diminue et ne régularise que les jetons concernés. Cette structure mince atténue la LLD avec une interférence minimale. Notre méthode stabilise l'entraînement, empêche l'explosion du gradient et améliore considérablement les performances sur sept benchmarks, avec des gains relatifs de +45,2 % sur Qwen2.5-3B et de +37,1 % sur Qwen2.5-7B par rapport à l'entraînement GRPO classique. Nos résultats mettent en évidence la LLD comme un goulot d'étranglement jusqu'alors négligé dans l'apprentissage par renforcement intégré basé sur GRPO (TIRL) et offrent une voie pratique vers un entraînement stable et évolutif pour l'apprentissage par renforcement intégré aux outils.
Résumé
L'apprentissage par renforcement intégré aux outils permet aux grands modèles de langage de résoudre des tâches complexes grâce à des outils externes tels que les moteurs de recherche. Cependant, une méthode d'entraînement courante appelée GRPO devient souvent instable et s'effondre pendant l'entraînement.
Nous avons identifié la cause principale de cette défaillance, appelée « déplacement de vraisemblance paresseux » (LLD), où le modèle perd progressivement confiance dans les réponses correctes comme incorrectes, ce qui entraîne des mises à jour instables et un effondrement final. Pour y remédier, nous proposons LLDS, une méthode de stabilisation légère qui prévient sélectivement les baisses de confiance néfastes.
Notre approche stabilise l'entraînement, évite l'explosion du gradient et améliore significativement les performances sur sept points de référence, avec des gains allant jusqu'à 45,2 % par rapport à l'entraînement GRPO standard. Ces résultats ouvrent la voie à des systèmes d'IA plus fiables et évolutifs pour l'utilisation d'outils.
OptiFluence : Conception responsable des indicateurs de confidentialité
Mohammad Yaghini, Michael Aerni, Junrui Zhang, Nicolas Papernot (membre du corps professoral de Vector), Florian Tramer
Abstrait
L'audit de confidentialité s'est imposé comme un outil pratique pour estimer empiriquement les fuites de données d'entraînement dans les modèles d'apprentissage automatique, contrairement aux bornes, certes vérifiables mais souvent trop pessimistes, fournies par l'analyse de confidentialité différentielle. Une stratégie courante consiste à utiliser des attaques par inférence d'appartenance pour détecter la présence de « canaris » spécifiques – des points de données choisis pour maximiser le succès de l'attaque – dans les données d'entraînement. Cependant, les conceptions de canaris existantes sont largement heuristiques et reposent sur des échantillons mal étiquetés ou hors distribution. Nous comblons cette lacune en formulant la conception des canaris comme un problème d'optimisation à deux niveaux : le modèle est entraîné dans la boucle interne et le canari est optimisé dans la boucle externe afin de maximiser sa détectabilité. Pour résoudre ce problème, nous développons OptiFluence, un cadre d'optimisation évolutif qui combine (i) l'initialisation par sélection de candidats à l'aide de fonctions d'influence et (ii) l'optimisation déroulée avec des techniques économes en mémoire. Notre approche atteint des performances empiriques remarquables sur quatre ensembles de données. Les modèles de test optimisés atteignent des taux de détection quasi parfaits (99,6 % de vrais positifs pour 0,1 % de faux positifs) sur CIFAR-10, dépassant de quatre fois les modèles de référence déjà en production. Point crucial, ces modèles de test sont transférables efficacement d'une architecture à l'autre sans réentraînement, permettant ainsi des audits de confidentialité effectués par des tiers. Cette transférabilité permet aux organismes de réglementation et aux auditeurs d'évaluer la confidentialité des modèles sans avoir besoin d'accéder à une infrastructure d'entraînement propriétaire ni à d'importantes ressources de calcul.
Résumé
Lorsque des systèmes d'IA sont entraînés sur des données personnelles sensibles (dossiers médicaux, transactions financières ou messages privés), ils peuvent, par inadvertance, « mémoriser » des informations concernant des individus spécifiques. Cela représente un risque réel pour la vie privée : un adversaire pourrait être en mesure de déterminer si les données d'une personne en particulier ont été utilisées pour entraîner un modèle, même sans avoir accès directement à ces données.
L'audit de confidentialité permet de mesurer et de révéler ce risque. Une technique courante consiste à insérer des points de données « canaris » spécifiques dans l'ensemble d'entraînement, puis à vérifier si un attaquant peut détecter avec certitude quels canaris ont été inclus. Les canaris faciles à détecter indiquent un risque élevé pour la confidentialité ; les canaris difficiles à détecter peuvent donner une fausse impression de sécurité. Les approches actuelles conçoivent les canaris manuellement à l'aide d'heuristiques approximatives, comme des images mal étiquetées ou inhabituelles, ce qui peut entraîner l'absence de fuites réelles.
Nous avons développé OptiFluence, une méthode d'optimisation mathématique permettant de concevoir des canaris aussi détectables que possible. Sur quatre ensembles de données d'images, dont un ensemble de données médicales de lésions cutanées, nos canaris optimisés sont détectés avec une précision quasi parfaite, surpassant largement les alternatives conçues manuellement. Point important, les canaris conçus pour un modèle donné fonctionnent tout aussi bien sur des modèles différents, même plus vastes. Ainsi, un organisme de réglementation ou un vérificateur indépendant peut concevoir des canaris une seule fois et les utiliser pour examiner de nombreux systèmes d'IA, sans avoir besoin d'accéder à une infrastructure d'entraînement propriétaire.
Position : Le déploiement responsable de l'IA agentique exige une interprétabilité systémique et hiérarchisée
Judy Zhu (chef de projet Vector), Dhari Gandhi (chef de projet Vector), Ahmad Mianroodi (stagiaire en IA appliquée vectorielle), Dhanesh Ramachandram (scientifique en apprentissage automatique appliqué vectoriel), Sedef Akinli Kocak (directeur vectoriel, projets d'IA appliquée), Shaina Raza (scientifique en apprentissage automatique appliqué vectoriel, IA responsable)
Abstrait
Les systèmes d'IA agentiques fonctionnent selon des trajectoires : ils planifient, utilisent des outils, mettent à jour leur mémoire et se coordonnent en plusieurs étapes. Cependant, leur interprétabilité reste largement centrée sur le modèle, privilégiant l'explication de prédictions ponctuelles plutôt que le suivi des comportements à long terme et des responsabilités entre les composants interagissant. En conséquence, les défaillances critiques, comme la mauvaise utilisation des outils, les ruptures de coordination ou la dérive des objectifs, échappent souvent aux vérifications existantes jusqu'à ce qu'un dommage survienne. Nous soutenons que l'interprétabilité des systèmes agentiques doit devenir systémique, en s'intéressant aux trajectoires, à l'attribution des responsabilités et à la dynamique du cycle de vie, et non plus seulement aux mécanismes internes du modèle. Nous avançons trois postulats : l'interprétabilité doit (1) co-évoluer avec les capacités agentiques, (2) traiter les différents niveaux d'opacité par des méthodes adaptées et (3) s'intégrer tout au long du cycle de vie du déploiement. Pour concrétiser cette position, nous présentons ATLIS (Agentic Trajectory and Layered Interpretability Stack), un cadre intégrant cinq couches d'interprétabilité réparties sur un cycle de vie de déploiement en cinq étapes. ATLIS permet une surveillance continue et légère, avec une escalade vers une analyse système plus approfondie en cas d'incidents détectés. ATLIS propose un plan pour combler le fossé grandissant entre les capacités des agents et l'infrastructure d'interprétabilité nécessaire à leur gouvernance.
Position : Redonner de la rigueur à la recherche en planification !
Michael Katz, Harsha Kokel, Christian Muise (affilié à la faculté Vector), Shirin Sohrabi, Sarath Sreedharan
Abstrait
Depuis sa création il y a plus de soixante ans, le domaine de l'aménagement du territoire a considérablement contribué à la théorie et à la pratique de la conception de logiciels d'aménagement capables de résoudre des problèmes d'aménagement inédits. Ces avancées reposent sur des pratiques rigoureuses de conception et d'évaluation des systèmes d'aménagement. Nous estimons que cette rigueur doit être appliquée aux travaux actuels sur l'aménagement du territoire à l'aide de modèles de langage étendus (LLM). Une solution consiste à intégrer judicieusement les connaissances, les outils et les données issus de la communauté de l'aménagement automatisé dans la conception et l'évaluation des planificateurs basés sur les LLM. L'expérience et l'expertise de la communauté des urbanistes pourraient jouer un rôle crucial dans l'accélération du développement de ces planificateurs. Cette position est d'autant plus importante que de nombreux travaux récents reproduisent et propagent les mêmes écueils que ceux rencontrés et dont la communauté des urbanistes a tiré des leçons. Nous sommes convaincus que la mise en place de pratiques permettant d'éviter ces écueils contribuera grandement aux progrès réalisés dans la conception de planificateurs basés sur les LLM et, plus généralement, dans l'aménagement du territoire.
Position : Une IA à source ouverte durable nécessite le suivi de l'empreinte cumulative des produits dérivés
Article vedette
Shaina Raza (scientifique en apprentissage automatique appliqué de vecteur, IA responsable), Iuliia Zarubiieva, Ahmed Radwan (spécialiste associé en ML appliqué), Nathaniel Lesperance, Deval Pandya (ancien vice-président de Vector, génie de l'IA), Sedef Akinli Kocak (directeur de vecteur, projets d'IA appliquée), Graham Taylor (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
L'IA open source connaît une croissance rapide et les plateformes de modélisation hébergent maintenant des millions d'artefacts. Chaque modèle de base peut engendrer un grand nombre d'ajustements, d'adaptateurs, de quantifications, de fusions et de forks. Nous estimons que l'efficacité du calcul à elle seule est insuffisante pour assurer la durabilité de l'IA open source. La réduction des coûts par exécution peut accélérer l'expérimentation et le déploiement, augmentant ainsi l'empreinte écologique globale, à moins que les impacts ne soient mesurables et comparables entre les différentes lignées de modèles dérivés. Or, la consommation d'énergie et d'eau, ainsi que les émissions de ces lignées, sont rarement mesurées ou divulguées de manière cohérente et comparable, ce qui rend l'impact global de l'écosystème largement invisible. Nous soutenons qu'une IA à source ouverte durable nécessite une infrastructure de coordination permettant de suivre les impacts à travers toutes les lignées de modèles, et pas seulement les modèles de base. Nous proposons la Comptabilité des Données et des Impacts (CDI), une couche de transparence légère et non restrictive qui : (i) normalise les métadonnées relatives aux rapports carbone et eau ; (ii) intègre des mesures simples dans les pipelines d'entraînement et d'inférence communs ; et (iii) agrège les rapports au moyen de tableaux de bord publics afin de synthétiser les impacts cumulatifs des différentes versions et dérivés. DIA rend visibles les coûts dérivés et soutient la responsabilité au niveau de l'écosystème tout en préservant l'ouverture.
Position : Plaidoyer pour l'autoformalisation au niveau théorique
Article vedette
Marcus Min, Deyuan Mike He, Zhaoyu Li, Zixuan Yi, Sharad Malik, Aarti Gupta, Xujie Si (affilié à la faculté Vector), Osbert Bastani
Abstrait
L'autoformalisation, qui consiste à traduire le langage naturel informel en langages formels vérifiables par machine, a été conçue comme un outil de génération de données d'entraînement pour les démonstrateurs de théorèmes neuronaux, la plupart des travaux se concentrant sur des énoncés individuels. Ce document de position plaide pour une autoformalisation au niveau théorique : formaliser les théories complètes, incluant axiomes, définitions, théorèmes, preuves, tactiques et leurs interdépendances, sous forme de bibliothèques structurées. Nous examinons l'importance de ce changement, abordons trois points de vue alternatifs, identifions cinq défis à relever et proposons trois pistes prometteuses.
Position : On a besoin de grands modèles de langage optimisés pour notre bien-être.
Ashton Anderson (membre affilié de la faculté Vector), Harsh Kumar, Louis Tay, Karina Vold
Abstrait
Les grands modèles de langage contemporains sont principalement entraînés par l'apprentissage par renforcement à partir de rétroactions humaines (RLHF), privilégiant l'approbation immédiate de l'utilisateur au détriment de son bien-être à long terme. Ce document de position soutient que, face à l'augmentation des fonctions socioémotionnelles des systèmes d'IA, cette stratégie d'optimisation présente des risques importants. Des études récentes démontrent que les modèles les plus performants font preuve d'une flagornerie systématique, validant des comportements inappropriés et préservant l'image de l'utilisateur à des taux bien supérieurs aux normes humaines, tout en étant environ 40 % plus susceptibles de renforcer des croyances erronées que leurs homologues non entraînés par RLHF. Nous affirmons que la communauté de l'IA doit fondamentalement repenser les objectifs d'entraînement afin d'équilibrer la satisfaction à court terme et les résultats à long terme pour l'utilisateur. Nous proposons trois pistes : (1) intégrer à l'entraînement des indicateurs longitudinaux permettant de mesurer l'atteinte durable des objectifs et la réduction des regrets plutôt que les préférences momentanées ; (2) permettre à l'utilisateur de choisir explicitement parmi les modes d'interaction (conseiller, collaborateur, coach) avec une justification transparente des objections du modèle ; et (3) développer des cadres de référence qui offrent une remise en question constructive sans paternalisme. Les récentes réactions de l'industrie face à une trop grande ou trop faible aptitude des modèles soulignent l'urgence de cette évolution. Nous affirmons qu'optimiser les systèmes d'IA pour l'épanouissement humain, et non pour la simple approbation humaine, constitue à la fois un impératif éthique et une voie vers un déploiement de l'IA plus durable et plus fiable.
Position : Lorsque l’IA décide qui reçoit un organe : les systèmes d’IA multiagents en médecine de transplantation risquent d’amplifier les inégalités sans explication ciblée et stratégies de déploiement
Divya Sharma, Ghazal Azarfar, Bima Hasjim, Mamatha Bhat (affiliée à la faculté Vector)
Abstrait
Les systèmes d'IA multiagents, notamment ceux construits sur de grands modèles de langage (LLM) et déployés en tant qu'agents autonomes et spécialisés, émergent rapidement dans la prise de décision clinique. Ce document de position soutient que, sans équité et explicabilité comme contraintes de conception fondamentales, de tels systèmes aggraveront les inégalités en matière de santé. À partir de données empiriques issues d'une simulation multi-agents d'un comité de sélection pour la transplantation hépatique, nous démontrons que même des agents très performants peuvent systématiquement désavantager les patients en fonction de leur sexe, de leur origine ethnique et de leur statut socio-économique. Ces disparités résultent de la dépendance des agents à l'égard de variables indirectes non cliniques (type d'assurance, niveau d'éducation, indice de défavorisation du quartier) et sont aggravées par le manque d'explications au niveau du cas et de raisonnement ancré dans le temps. Nous affirmons également que, sans stratégies de déploiement tenant compte de l'équité, ces systèmes ne peuvent être audités de manière fiable ni intégrés de manière éthique dans la pratique clinique. En réponse, nous proposons une feuille de route technique comprenant des objectifs d'apprentissage adaptés aux sous-groupes, des modules de raisonnement contrefactuel, une gouvernance impliquant le clinicien et des protocoles de déploiement qui s'attaquent à la fracture numérique. Nous exhortons la communauté de l'apprentissage machine à placer l'explicabilité et l'équité en matière de santé au cœur du développement et du déploiement de l'IA agentielle pour la médecine, en particulier dans les domaines à forts enjeux où les décisions algorithmiques peuvent déterminer qui vit et qui meurt.
Post-entraînement avec gradients de politique : optimalité et barrière du modèle de base
Article vedette
Alireza Mousavi-Hosseini, Murat Erdogdu (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Nous étudions les modèles autorégressifs linéaires post-entraînement avec récompenses de résultats et de processus. Étant donné un contexte $x$, le modèle doit prédire la réponse $y \in \mathcal{Y}^N$, une séquence de longueur $N$ satisfaisant une condition de marge $\gamma$, une extension de la séparabilité standard aux séquences. Nous démontrons que sur des échantillons de test où le modèle de base atteint une vraisemblance non triviale $\alpha$, une variante de l'algorithme de gradient de politique (PG) peut atteindre une vraisemblance de $1 – \varepsilon$ avec un nombre de requêtes de récompense quasi optimal $\tilde{\mathcal{O}}((\alpha^{-1} + \varepsilon^{-1})/\gamma^2)$. Cependant, une limite apparaît lorsqu'on dépasse le support du modèle de base. Nous démontrons que l'erreur moyenne globale attendue après un post-entraînement avec récompenses de résultat est régie par une propriété du modèle de base appelée *quantile de vraisemblance* (LQ). Nous montrons également que les variantes de PG, bien qu'optimales au sens minimax, peuvent nécessiter un nombre de requêtes de récompense exponentiel en $N$ pour dépasser ce support, quel que soit l'algorithme de pré-entraînement. Pour surmonter cet obstacle, nous étudions le post-entraînement avec un modèle de récompense de processus et montrons comment les variantes de PG, dans ce contexte, évitent le fléau de la dimensionnalité en $N$ grâce à la dépendance à un LQ au niveau du jeton. Par ailleurs, nous prouvons que, sous la condition de marge, la descente de gradient stochastique (SGD) avec taux d'apprentissage adaptatif (LR) atteint une erreur de test quasi optimale pour l'apprentissage statistique, et que PG avec LR adaptatif atteint un nombre d'erreurs quasi optimal pour l'apprentissage en ligne tout en étant efficace en termes de calcul lorsque cela est possible. Ces deux résultats peuvent présenter un intérêt indépendant.
Résumé
L'apprentissage par renforcement avec récompenses vérifiables (RLVR) est devenu une approche populaire pour améliorer les capacités de raisonnement des grands modèles de langage (LLM). Cependant, on ignore si le RLVR enseigne de nouvelles capacités réellement absentes du modèle de base, ou s'il se contente de repondérer le modèle pour favoriser certaines complétions déjà prises en charge par celui-ci.
Dans cet article, nous étudions un modèle théoriquement traitable de politiques autorégressives et caractérisons rigoureusement l'influence du modèle de base pré-entraîné sur le succès de l'apprentissage par renforcement (RL). Nous définissons une propriété du modèle de base, que nous appelons *quantile de vraisemblance*, et dont nous montrons qu'elle permet de prédire les performances finales du RL. Notre analyse révèle que, lorsqu'on se base uniquement sur des *récompenses de résultats* éparses, le modèle post-entraîné ne peut pas dépasser efficacement le support du modèle de base. De plus, dans notre contexte, nous établissons l'optimalité minimax de la descente de gradient stochastique (SGD) avec taux d'apprentissage adaptatif comme algorithme de préentraînement, et celle de la descente de gradient de politique avec taux d'apprentissage adaptatif pour le RL. Par conséquent, cette limitation, qu'on appelle la barrière du modèle de base, est fondamentale et non liée au choix des algorithmes en pratique.
Nous démontrons également que l'utilisation de récompenses de processus denses après l'entraînement permet de surmonter les limites du modèle de base. Nos résultats fournissent un cadre théorique qui met en évidence la nécessité et la suffisance des récompenses de processus pour une exploration efficace après l'entraînement, au-delà des capacités du modèle de base.
En bref : nous étudions des variantes de gradients de politique pour les modèles autorégressifs linéaires post-entraînement, établissons leur optimalité et caractérisons la difficulté d’aller au-delà du support du modèle de base.
La prédiction du taux d'évolution comme tâche de pré-entraînement améliore les représentations des modèles de langage du génome.
Micaela Consens, Kevin Yang, James Hall, Ashley Conard, Bo Wang (membre du corps professoral de Vector), Lorin Crawford, Alan Moses, Alex Lu
Abstrait
Les modèles de langage génomique (gLM) offrent la possibilité d'approfondir notre compréhension de la génomique régulatoire sans nécessiter de données étiquetées. La plupart des gLM sont préentraînés à l'aide de tâches de reconstruction de séquences inspirées du traitement automatique du langage naturel, mais des études récentes ont montré que ces gLM ont souvent du mal à capturer le signal biologique. Pour remédier à ce problème, nous introduisons des tâches de pré-entraînement qui prédisent le taux d'évolution. Ces tâches sont conçues pour être combinées à la reconstruction de séquences, permettant ainsi une comparaison contrôlée de la prédiction de la séquence seule, du taux d'évolution seul, ou des deux. Afin de combler les lacunes des évaluations existantes, nous avons développé une série de points de référence biologiquement pertinents.
Pour l'ensemble de ces tâches, et pour les benchmarks établis de prédiction des effets des variants, les modèles pré-entraînés à la fois sur la séquence et le taux d'évolution surpassent ceux entraînés uniquement sur la séquence. De plus, l'entraînement sur le taux d'évolution permet même aux modèles relativement petits de notre étude de rivaliser avec des modèles linéaires généralisés (gLM) existants, beaucoup plus vastes, pour certaines tâches sur le génome humain. Ces résultats établissent l'évolution comme une cible d'entraînement essentielle pour les modèles à l'échelle du génome.
Résumé
Les modèles de langage génomiques sont des modèles d'apprentissage profond entraînés sur l'ADN, dans le but d'apprendre des représentations utiles du génome, à l'instar des modèles de langage qui apprennent des représentations utiles du texte. La plupart de ces modèles sont entraînés par reconstruction de la séquence d'ADN, de manière similaire à l'apprentissage des modèles de langage par prédiction des mots manquants ou suivants. Cependant, des études récentes suggèrent que cette stratégie d'entraînement ne permet pas toujours de retrouver les signaux biologiques connus.
Nous présentons une nouvelle méthode d'entraînement des modèles de langage génomique. Au lieu de se contenter de reconstruire l'ADN, ces modèles prédisent également le degré de conservation ou d'accélération évolutive de chaque paire de bases dans le génome humain. Ceci est utile car l'évolution est un indicateur de la fonction : les positions génomiques importantes évoluent souvent plus lentement d'une espèce à l'autre. Notre méthode permet de comparer directement des modèles entraînés sur la séquence seule, sur l'évolution seule, ou sur les deux.
Nous élaborons également des évaluations fondées sur des principes biologiques afin de combler les lacunes des référentiels existants pour les modèles de langage génomique. Dans l'ensemble de ces évaluations, et sur des tâches établies de prédiction des effets des variantes, les modèles entraînés avec l'évolution surpassent ceux entraînés uniquement sur la séquence. Dans certains cas, même nos modèles relativement petits deviennent compétitifs avec des modèles de langage génomique beaucoup plus vastes sur le génome humain. Ces résultats suggèrent que l'évolution devrait constituer un signal d'entraînement central pour les modèles à l'échelle du génome.
TLDR: Adding evolutionary rate prediction to genome language model pre-training improves their representation capacity, enabling small models (<100M parameters) to compete with models over 10× larger
Prédiction des pertes importantes lors des essais de modèles avec un système quadratique bruité
Chuning Li, Chris Maddison (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Nous présentons un modèle prédictif qui estime la perte de pré-entraînement de grands modèles à partir de la taille du modèle (N), de la taille du lot (B) et du nombre de mises à jour des poids (K). Il s'agit du premier modèle de prédiction de perte capable de gérer les variations de la taille du lot. Ce modèle surpasse le modèle de perte de Chinchilla, qui calcule la perte sur le test en fonction de la taille du lot et du nombre de jetons, notamment en ce qui concerne la projection de la perte pour des budgets de calcul extrapolés (jusqu'à 1 000 plis). Une application naturelle de ce modèle consiste à trouver les configurations optimales de N, B et K sous des contraintes de ressources explicites et combinées, telles que le temps, la mémoire et la puissance de calcul. Dans nos expériences, les configurations sélectionnées par le modèle sont proches de l'optimum théorique. Nos travaux défendent la prédiction de la perte comme une meilleure alternative aux lois heuristiques, dont la complexité ne cesse de croître. L'implémentation est disponible sur https://github.com/chuningxdy/Noisy-Quadratic-System .
Résumé
L'entraînement de grands modèles d'IA est coûteux. Déterminer la taille optimale d'un modèle, la quantité de données à traiter simultanément et la durée de l'entraînement peut donc nécessiter de nombreux essais et erreurs onéreux. Les lois de mise à l'échelle existantes, telles que Chinchilla, offrent des indications utiles, mais sont moins flexibles face aux choix pratiques d'entraînement et peuvent s'avérer moins fiables pour prédire des entraînements de grande envergure. Cet article présente un modèle prédictif qui estime les performances d'entraînement directement à partir de quelques choix de conception clés. Ce modèle aide les chercheurs à planifier des entraînements efficaces en tenant compte des contraintes réelles telles que les ressources de calcul, la mémoire et le temps. Cette approche pourrait rendre le développement de l'IA plus rentable.
En bref : Prédire la perte de test d’un modèle important en fonction de la taille du modèle, de la taille du lot et du nombre de mises à jour des poids.
Adaptation en temps réel sécurisée et stable avec confidentialité différentielle
Zefeng Li, Qiaoyue Tang, Mathias Lécuyer, Evan Shelhamer (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
L'adaptation en temps réel (TTA) permet de réduire les erreurs sur des données nouvelles et différentes en mettant à jour le modèle en fonction de ces entrées lors de l'inférence. Cependant, ces mises à jour soulèvent la question de la confidentialité des données de test, car les paramètres du modèle dépendent désormais de toutes les entrées précédentes. Pour maîtriser ce risque, nous avons transformé plusieurs méthodes TTA courantes (Tent, EATA, SAR, DeYO et COME) en versions à confidentialité différentielle (DP) qui appliquent un écrêtage du gradient par échantillon et un bruit gaussien à toutes les mises à jour. Sur ImageNet-C, nos méthodes DP-TTA offrent une confidentialité adéquate pour une faible perte de précision. Dans un contexte de faible confidentialité, le mécanisme d'écrêtage de la DP peut même améliorer la précision et la stabilité de l'adaptation en mode continu. Ces améliorations de la confidentialité et de la précision ne représentent qu'une surcharge de calcul modeste. Ces premiers résultats sur la TTA privée sensibilisent à cette problématique, orientent le développement de mises à jour en temps réel plus respectueuses de la vie privée et identifient l'écrêtage par échantillon comme une technique efficace pour améliorer la précision et la stabilité de l'adaptation.
Résumé
Les modèles d'apprentissage machine sont souvent entraînés dans des environnements propres et contrôlés. Or, les données déployées en conditions réelles évoluent constamment. L'adaptation en temps réel est une technique qui permet aux modèles de s'ajuster après leur déploiement, afin de mieux gérer des données légèrement différentes, comme des entrées floues, bruitées ou dégradées. Cependant, ce processus de mise à jour peut s'avérer instable, car le modèle s'adapte en se basant sur la rétroaction de ses propres prédictions plutôt que sur les valeurs réelles. Lorsque les données entrantes sont fortement corrompues, ces signaux peuvent être trompeurs, ce qui amène le modèle à renforcer ses propres erreurs et à subir une baisse de ses performances.
L'adaptation lors des tests comporte également des risques pour la confidentialité : les modifications apportées lors de l'adaptation intègrent des informations relatives aux données de test dans le modèle. Ces renseignements pourraient être extraits ultérieurement par un attaquant malveillant. Nos travaux portent sur la manière de rendre ce processus d'adaptation stable et respectueux de la vie privée. Nous développons des méthodes qui combinent l'adaptation lors des tests avec la confidentialité différentielle, un cadre mathématique rigoureux pour limiter les fuites d'informations. En contrôlant et en modulant avec précision les mises à jour du modèle, nous permettons aux modèles de s'adapter aux nouvelles données avec des performances prédictives élevées et stables, tout en réduisant le risque de révéler des détails concernant des données de déploiement précédemment observées.
En bref : le fait que les mises à jour lors des tests respectent la confidentialité différentielle permet une adaptation privée rigoureuse lors des tests, et son mécanisme de limitation améliore même l’optimisation non privée.
LpJEPA rectifié : Architectures prédictives d’intégration conjointe avec des représentations parcimonieuses et à entropie maximale
Yilun Kuang, Yash Dagade, Tim GJ Rudner (nouveau membre du corps professoral de Vector), Randall Balestriero, Yann LeCun
Abstrait
Les architectures prédictives à plongement conjoint (JEPA) apprennent des représentations invariantes au point de vue et permettent une correspondance de distribution basée sur la projection pour éviter l'effondrement. Les approches existantes régularisent les représentations vers des distributions gaussiennes isotropes, mais favorisent intrinsèquement les représentations denses et ne parviennent pas à saisir la propriété clé de parcimonie observée dans les représentations efficaces. Nous introduisons la régularisation par correspondance de distribution rectifiée (RDMReg), une perte de correspondance de distribution à deux échantillons segmentée qui aligne les représentations sur une distribution gaussienne généralisée rectifiée (RGG). La RGG permet un contrôle explicite de la norme $\ell_0$ attendue par rectification, tandis que sa composante tronquée continue admet une caractérisation d'entropie maximale sous des contraintes de norme $\ell_p$ attendue et de support. L'intégration de RDMReg aux JEPA donne naissance à LpJEPA rectifiée, qui généralise strictement les JEPA basées sur des distributions gaussiennes. Empiriquement, Rectified LpJEPA apprend des représentations éparses et non négatives avec des compromis favorables entre parcimonie et performance et des performances en aval compétitives sur les benchmarks de classification d'images, montrant que RDMReg peut imposer la parcimonie tout en préservant les informations pertinentes à la tâche.
Résumé
Les systèmes d'IA modernes apprennent des représentations internes de données comme les images, mais ces représentations sont souvent denses et difficiles à interpréter. Nous présentons une méthode d'entraînement de modèles auto-supervisés permettant d'apprendre des représentations parcimonieuses, où seulement un petit nombre d'unités est actif pour chaque entrée, tout en préservant les informations utiles. Sur des ensembles de données de classification d'images, notre méthode produit des représentations parcimonieuses et non négatives aux performances compétitives, suggérant que les systèmes d'IA peuvent être incités à utiliser des descriptions internes plus compactes et structurées sans perte d'informations pertinentes pour la tâche.
En bref : nous présentons Rectified LpJEPA, un modèle JEPA équipé de la régularisation de correspondance de distribution rectifiée (RDMReg), produisant des représentations clairsemées et à entropie maximale avec des performances en aval compétitives.
RedDebate : Des réponses plus sûres grâce à des débats d’équipes rouges multiagents
Ali Asad, Stephen Obadinma, Radin Shayanfar, Xiaodan Zhu (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Nous présentons RedDebate, un nouveau cadre de débat multi-agents qui permet aux grands modèles linguistiques (LLM) d'identifier et de corriger leurs comportements à risque. Les approches existantes en matière de sécurité de l'IA reposent souvent sur une évaluation humaine coûteuse ou sur une évaluation isolée d'un seul modèle, deux approches limitées par leur évolutivité et sujettes aux erreurs de supervision. RedDebate utilise l'argumentation collaborative entre plusieurs LLM dans divers scénarios de débat, leur permettant d'évaluer de manière critique le raisonnement des uns et des autres et de découvrir systématiquement les modes de défaillance à risque grâce à une simulation d'attaques (red teaming) entièrement automatisée. Nous intégrons également des modules de mémoire à long terme distincts qui préservent les informations pertinentes pour la sécurité issues des interactions de débat et les exploitent lors des inférences ultérieures, facilitant ainsi l'amélioration continue du comportement du modèle. Une évaluation empirique sur des benchmarks de sécurité, menée sur un ensemble diversifié de modèles, démontre que RedDebate réduit considérablement les sorties à risque. Si le débat seul permet aux LLM d'affiner leur comportement, l'ajout de modules de mémoire permet des réductions encore plus significatives. À notre connaissance, RedDebate est le premier cadre entièrement automatisé à unifier le débat multi-agents et le red-teaming afin d'améliorer progressivement la sécurité LLM sans intervention humaine.
Résumé
Les grands modèles de langage (GML) sont de plus en plus efficaces, mais ils peuvent encore produire des réponses nuisibles, biaisées ou dangereuses. Améliorer leur sécurité repose souvent sur une supervision humaine importante, qui peut s'avérer coûteuse, longue et difficile à mettre en œuvre à grande échelle. Dans cet article, nous présentons RedDebate, un système entièrement automatisé qui aide les modèles d'IA à identifier et à réduire leurs propres comportements dangereux grâce à des débats entre eux.
Dans RedDebate, plusieurs agents d'IA participent à des discussions structurées où ils confrontent, critiquent et évaluent les réponses des uns et des autres face à un large éventail de scénarios dangereux ou risqués. Grâce à ces débats, les modèles sont capables de déceler les faiblesses et les raisonnements erronés qu'un modèle unique pourrait ignorer. Le système intègre également des composants de mémoire à long terme qui stockent les enseignements importants en matière de sécurité tirés des débats précédents et les réutilisent lors des interactions futures, permettant ainsi aux modèles de s'améliorer continuellement.
Nous évaluons RedDebate sur plusieurs bancs d'essai de sécurité de l'IA, en utilisant différents modèles de langage, et montrons qu'il réduit considérablement les sorties non sécurisées. Nos résultats démontrent que le débat à lui seul peut améliorer la sécurité du modèle, tandis que l'ajout de mémoire permet des améliorations encore plus importantes. À notre connaissance, il s'agit du premier cadre entièrement automatisé qui combine débat multi-agents et tests d'intrusion en IA pour améliorer progressivement la sécurité des modèles de langage sans intervention humaine.
En bref : RedDebate utilise des agents d’IA pour débattre, critiquer et tirer des leçons des réponses non sécurisées, améliorant ainsi continuellement la sécurité des LLM grâce à des tests d’intrusion automatisés et à un apprentissage basé sur la mémoire.
Apprentissage par renforcement avec observations déclenchées par l'action
Alexander Ryabchenko, Wenlong Mou (Affilié à la faculté Vector)
Abstrait
Nous introduisons les processus décisionnels markoviens sporadiquement traçables déclenchés par l'action (ATST-MDP), un cadre d'apprentissage par renforcement pour l'observabilité partielle. Dans ce cadre, les observations complètes de l'état surviennent de manière stochastique à chaque étape, la probabilité étant déterminée par l'action choisie. Nous dérivons des équations de Bellman adaptées à ce contexte et établissons l'existence d'une politique optimale. Profitant du fait que les observations sporadiques révèlent l'état complet, nous proposons une formulation équivalente où les agents s'engagent sur des séquences d'actions entre deux observations consécutives. Sous l'hypothèse de processus décisionnels markoviens linéaires, nous montrons que la fonction de valeur sur de telles séquences d'actions admet une représentation linéaire dans une carte de caractéristiques de dimension finie, permettant ainsi l'utilisation de méthodes de régression classiques. En guise d'application, nous dérivons ATST-LSVI-UCB, un algorithme optimiste atteignant un regret $\widetilde{O}(\sqrt{Kd^3(1-\gamma)^{-3}})$ pour l'apprentissage épisodique avec des horizons géométriquement distribués, où $K$ est le nombre d'épisodes, $d$ la dimension des caractéristiques et $\gamma$ le facteur d'actualisation (probabilité de continuation de l'épisode), correspondant au taux connu pour les MDP linéaires avec une observabilité complète.
Résumé
Cet article étudie l'apprentissage par renforcement dans des contextes où un agent n'observe pas systématiquement l'état suivant après une action. De telles situations se rencontrent dans des domaines comme la santé et les finances, où l'obtention d'informations fiables peut nécessiter des actions déclenchant des tests, des mesures ou d'autres observations coûteuses. Nous introduisons un modèle dans lequel chaque action a sa propre probabilité de révéler l'état suivant. Nous montrons qu'entre deux observations, l'agent peut être considéré comme planifiant une séquence d'actions. Cette structure aboutit à un algorithme d'apprentissage efficace, assorti de garanties robustes, comparé à la meilleure politique soumise aux mêmes contraintes d'observation.
En bref : Analyse rigoureuse de l’apprentissage par renforcement dans des scénarios où les actions déclenchent de manière probabiliste des observations d’état complètes.
ReVSI : Reconstruction de l’évaluation de l’intelligence visuelle et spatiale pour une évaluation précise du raisonnement 3D VLM
Yiming Zhang, Jiacheng Chen, Jiaqi Tan, Yongsen Mao, Wenhu Chen (membre du corps professoral de Vector), Angel X Chang
Abstrait
Les évaluations actuelles de l'intelligence spatiale peuvent être systématiquement invalidées dans le cadre des modèles de vision-langage (VLM) modernes. Premièrement, de nombreux benchmarks dérivent des paires de questions-réponses (QA) à partir d'annotations 3D basées sur des nuages de points, initialement conçues pour la perception 3D traditionnelle. Lorsque ces annotations sont traitées comme vérité terrain pour une évaluation vidéo, des artefacts de reconstruction et d'annotation peuvent omettre des objets clairement visibles dans la vidéo, mal identifier des objets ou corrompre les réponses dépendant de la géométrie (par exemple, la taille), produisant ainsi des paires QA incorrectes ou ambiguës. Deuxièmement, les évaluations supposent souvent un accès à la scène complète, alors que de nombreux VLM fonctionnent sur des images sous-échantillonnées (par exemple, 16 à 64), rendant de nombreuses questions pratiquement insolubles avec les entrées réelles du modèle. Nous améliorons la validité des évaluations en introduisant ReVSI, un benchmark et un protocole qui garantissent que chaque paire QA est pertinente et correcte avec les entrées réelles du modèle. À cette fin, nous avons réannoté les étiquettes et la géométrie des objets sur 413 scènes issues de 5 ensembles de données afin d'améliorer la qualité des données, et régénéré toutes les paires QA grâce à une atténuation rigoureuse des biais et une vérification humaine effectuée avec des outils professionnels de visualisation et d'annotation 3D. Nous avons également renforcé la contrôlabilité de l'évaluation en proposant des variantes pour différents budgets d'images (16/32/64/tous) et des métadonnées précises sur la visibilité des objets, permettant ainsi des analyses diagnostiques contrôlées. Les évaluations des modèles de langage visuel (VLM) généraux et spécifiques au domaine sur ReVSI révèlent des modes de défaillance systématiques masqués par les benchmarks précédents, offrant ainsi une évaluation plus fiable et diagnostique de l'intelligence spatiale.
Résumé
Les modèles de vision par ordinateur sont de plus en plus sollicités pour répondre à des questions sur des vidéos nécessitant la compréhension d'espaces 3D, comme le nombre de chaises dans une pièce ou la distance entre deux objets. Cependant, évaluer cette capacité est plus complexe qu'il n'y paraît : dans des travaux antérieurs tels que VSI-Bench, certaines questions reposent sur des informations de scène erronées ou portent sur des objets invisibles pour le modèle. Dans ce travail, nous avons reconstruit VSI-Bench afin d'en faire un banc d'essai plus fiable pour l'intelligence visuo-spatiale, en veillant à ce que chaque question soit étayée par les informations visuelles disponibles pour le modèle. Notre banc d'essai, ReVSI, corrige les annotations d'objets et de pièces sur 381 scènes d'intérieur réelles, régénère les questions avec vérification humaine et propose des paramètres d'évaluation pour différents nombres d'images vidéo. Nous avons également conçu des tests contrôlés supprimant les informations visuelles pertinentes à la tâche afin de déterminer si les modèles utilisent réellement la vidéo ou s'ils se basent plutôt sur des suppositions à partir de scènes d'intérieur courantes. ReVSI montre que certaines conclusions antérieures concernant les performances des modèles étaient trompeuses. Plus largement, nos travaux offrent une méthode plus fiable pour mesurer si les modèles vision-langage peuvent raisonner sur des espaces 3D, ce qui est important pour les applications futures en robotique, en compréhension vidéo et en intelligence artificielle incarnée.
En bref : nous identifions les principaux écueils d’évaluation dans les benchmarks de raisonnement spatial 3D basés sur la vidéo et proposons un benchmark tenant compte de la visibilité et du budget d’images pour une évaluation VLM plus fiable.
Adaptateur sensible à l'échelle pour le raisonnement LLM basé sur la structure
Zihao Jing, Qiuhao Zeng, Ruiyi Fang, Yan Li, Yan Sun, Boyu Wang (affilié à la faculté Vector), Pingzhao Hu
Abstrait
Les grands modèles linguistiques (LLM) permettent de raisonner sur des structures 2D et 3D. Cependant, les méthodes existantes restent spécifiques à une modalité et compressent généralement les entrées structurelles par tokenisation séquentielle ou par connecteurs de requête de longueur fixe. Ces architectures omettent soit l'ancrage géométrique nécessaire pour atténuer les hallucinations structurelles, soit imposent des goulots d'étranglement rigides dans la fusion des modalités, entraînant simultanément une surcompression et une allocation sous-optimale des jetons structurels, ce qui entrave la réalisation d'un raisonnement généralisé sur tous les atomes. Nous présentons **Cuttlefish**, un LLM multimodal unifié qui ancre le raisonnement linguistique dans des indices géométriques tout en adaptant le nombre de jetons de modalité à la complexité structurelle. Premièrement, **Scaling-Aware Patching** exploite un mécanisme de contrôle conditionné par les instructions pour générer des patchs de taille variable sur les graphes structurels, adaptant le budget des jetons de requête à la complexité structurelle afin d'atténuer les goulots d'étranglement liés aux connecteurs de longueur fixe. Deuxièmement, l'**Adaptateur d'ancrage géométrique** affine ces jetons adaptatifs grâce à une attention croisée aux plongements de modalité et injecte les jetons de modalité résultants dans le LLM, révélant des indices géométriques explicites afin de réduire les hallucinations structurelles. Des expériences menées sur des benchmarks interdisciplinaires tout-atomes démontrent que Cuttlefish atteint des performances supérieures en matière de raisonnement hétérogène ancré dans la structure. Code : github.com/zihao-jing/Cuttlefish .
Résumé
Les grands modèles linguistiques sont de plus en plus censés raisonner au-delà du simple texte, notamment sur des objets, des systèmes et des structures comportant des informations spatiales ou relationnelles complexes. Or, la plupart des méthodes existantes convertissent encore ces entrées en représentations fixes ou simplifiées. Cela peut entraîner la perte de détails importants, en particulier lorsque la taille des données d'entrée varie considérablement, et mener le modèle à générer des explications non fondées sur la structure réelle.
Cet article présente Cuttlefish, un cadre permettant aux modèles de langage de raisonner plus efficacement sur des entrées structurées. Au lieu d'imposer à chaque entrée un budget lexical fixe, Cuttlefish alloue dynamiquement plus de jetons aux structures complexes et moins aux structures simples. Il intègre également des informations structurelles explicites au modèle de langage, de sorte que les réponses de ce dernier soient mieux liées à l'entrée plutôt que déduites uniquement des structures textuelles.
En termes simples, Cuttlefish offre aux modèles linguistiques une approche plus flexible et fondée sur des preuves pour comprendre les structures complexes. Cela améliore leur capacité à raisonner sur des données structurées de taille variable et réduit les explications non étayées ou erronées.
En bref : Cuttlefish permet aux modèles linéaires logiques de raisonner sur des structures complexes de taille variable en allouant de manière adaptative des jetons et en ancrant les réponses dans des preuves structurelles explicites.
Mise à l'échelle des vérificateurs génératifs pour la vérification et la sélection de preuves mathématiques en langage naturel
Sadegh Mahdavi, Branislav Kisacanin, Shubham Toshniwal, Wei Du, Ivan Moshkov, George Armstrong, Renjie Liao (membre du corps professoral de Vector), Christos Thrampoulidis, Igor Gitman
Abstrait
Les grands modèles de langage ont obtenu des résultats remarquables sur les problèmes mathématiques à réponse finale, notamment grâce à la facilité d'application de l'apprentissage par renforcement avec des récompenses vérifiables. Cependant, le raisonnement sous-jacent à ces solutions est souvent erroné. Progresser vers des mathématiques rigoureuses fondées sur des preuves exige des capacités de vérification fiables. Nous commençons par analyser plusieurs configurations d'évaluation et montrons que se concentrer sur un seul banc d'essai peut mener à des conclusions fragiles, voire trompeuses. Afin d'y remédier, nous évaluons à la fois le raisonnement basé sur les preuves et celui basé sur la réponse finale afin d'obtenir une mesure plus fiable de la performance du modèle. Nous étendons ensuite deux méthodes majeures de vérification générative (GenSelect et LLM-as-a-Judge) à des millions de jetons et identifions leur combinaison comme le cadre le plus efficace pour la vérification et la sélection des solutions. Nous montrons également que le choix de l'invite pour LLM-as-a-Judge affecte significativement les performances du modèle, mais que l'apprentissage par renforcement peut réduire cette sensibilité. Toutefois, malgré l'amélioration des mesures au niveau des preuves, l'apprentissage par renforcement n'améliore pas la précision de la réponse finale, ce qui indique que les modèles actuels privilégient souvent la correction stylistique ou procédurale à la validité mathématique. Nos résultats établissent des lignes directrices pratiques pour la conception et l'évaluation de systèmes évolutifs de vérification et de sélection de preuves.
Résumé
Les systèmes d'IA excellent de plus en plus dans la résolution de problèmes mathématiques, mais une réponse correcte peut néanmoins reposer sur une explication erronée. Ceci est crucial car les mathématiques avancées, comme les problèmes de type olympiade, exigent une démonstration de la validité logique de chaque étape. Dans ce travail, nous étudions comment vérifier et sélectionner automatiquement les démonstrations mathématiques générées par l'IA. Nous constatons que l'évaluation des démonstrations à l'aide d'un seul critère de référence peut être trompeuse, car les vérificateurs d'IA peuvent apprendre des raccourcis à partir de l'ensemble de données au lieu de vérifier véritablement les calculs. Pour remédier à ce problème, nous évaluons les vérificateurs de démonstrations en nous basant à la fois sur l'exactitude de la démonstration complète et sur l'exactitude de la réponse finale. Nous étudions également deux façons d'optimiser la puissance de calcul : comparer les démonstrations candidates entre elles et demander à un évaluateur d'IA d'évaluer chaque démonstration individuellement à plusieurs reprises. La meilleure stratégie pratique combine ces deux approches : réduire d'abord le nombre de candidats par comparaison, puis utiliser des évaluations répétées pour choisir la démonstration finale. La formation de l'évaluateur par apprentissage par renforcement le rend moins sensible à la formulation des consignes, mais n'améliore pas de manière fiable sa capacité à vérifier les calculs sous-jacents. Nos résultats fournissent des indices pour la conception de meilleurs vérificateurs de preuves mathématiques, tout en montrant que la vérification humaine reste importante pour les preuves difficiles ou à forts enjeux.
En bref : nous étudions les méthodes de vérification et de sélection basées sur LLM pour la génération de preuves mathématiques en langage naturel
Scam2Prompt : un cadre évolutif pour l’audit des points de terminaison malveillants utilisés dans les applications de production.
Zhiyang Chen, Tara Saba, Xun Deng, Xujie Si (affilié à la faculté Vector), Fan Long
Abstrait
La demande insatiable de données d'entraînement à l'échelle du Web a exposé les modèles linéaires logiques (LLM) à une menace subtile mais lourde de conséquences : l'intégration de contenu frauduleux dans les poids du modèle et sa reproduction ultérieure lors de l'inférence. En novembre 2024, ce risque s'est concrétisé lorsqu'un développeur aurait perdu 2 500 USD après que ChatGPT a généré un script de trading de cryptomonnaies, par ailleurs classique, contenant une URL d'hameçonnage active. Afin d'étudier systématiquement ce problème, nous présentons Scam2Prompt, un cadre d'audit automatisé qui explore les sites web frauduleux connus, infère leur objectif fonctionnel et synthétise des invites anodines, semblables à celles qu'un développeur pourrait soumettre naturellement, pour évaluer si les LLM reproduisent les points d'accès frauduleux sous-jacents. Point important, notre approche ne nécessite ni jailbreak ni invites malveillantes ; Les 1 377 invites de notre benchmark, Innoc2Scam-bench, construit automatiquement par Scam2Prompt, ont toutes été validées manuellement comme étant des tâches de programmation bénignes. L'évaluation de sept LLM de production publiés en 2025 sur le banc d'essai Innoc2Scam montre que la vulnérabilité est à la fois persistante et grave : les taux de génération de code malveillant varient de 12,9 % à 47,3 % selon les modèles évalués, et aucun modèle testé ne s'avère immunisé. Les garde-fous et agents basés sur RAG (Real Aggregation, Aggregation, Generic) les plus récents n'offrent qu'une protection limitée, soulignant l'urgence d'une validation explicite des URL dans les pipelines de développement logiciel utilisant des LLM.
Résumé
Les assistants de programmation IA écrivent aujourd'hui une part considérable des logiciels mondiaux, mais ils apprennent sur Internet, un espace ouvert regorgeant d'escroqueries. En novembre 2024, un développeur a perdu 2 500 USD après que ChatGPT a généré un script de trading de cryptomonnaies qui a discrètement envoyé la clé privée de son portefeuille à un site d'hameçonnage. Quelle est l'ampleur de ce problème et quels assistants IA sont touchés ? Nous avons créé Scam2Prompt, un outil de détection automatisé qui traque les liens frauduleux dissimulés dans les outils de programmation IA les plus populaires. Notre système pose des questions de programmation anodines, du genre de celles qu'un programmeur pourrait se poser naturellement, mais sur des sujets prisés des escrocs, comme les réservations de vols, les coupons de réduction et les cryptomonnaies, puis vérifie si la réponse de l'IA contient secrètement un lien vers un site frauduleux. Aucune manipulation complexe ni jailbreak n'est nécessaire. Nous avons testé sept des assistants IA les plus récents de grandes entreprises, dont GPT-5 et Gemini 2.5 Pro. Chacun d'eux a produit du code truffé d'URL frauduleuses, dans 13 % à 47 % des cas. Au cours de nos tests, notre outil a mis au jour 62 sites Web d'hameçonnage actifs et jusqu'alors inconnus, qui avaient discrètement proliféré dans la « mémoire » de l'IA pendant plus d'un an, échappant ainsi aux outils de sécurité classiques. Nous avons publié nos résultats afin que la communauté puisse mesurer les progrès accomplis dans la correction de cette lacune qui touche l'ensemble du secteur.
En résumé : Scam2Prompt vérifie automatiquement les LLM en synthétisant des invites de type développeur qui incitent les LLM à générer du code malveillant avec des URL frauduleuses. Un sous-ensemble d'invites soigneusement sélectionnées peut encore déclencher des taux élevés de génération de code malveillant sur 7 LLM de pointe en 2025.
Segmentation à partir de l'attention : sélection de couches sans entraînement et réglage en une seule étape pour la segmentation dans les VLM
Mir Rayat Imtiaz Hossain, Mennatullah Siam, Leonid Sigal (membre du corps professoral de Vector), James Little
Abstrait
Les modèles de vision-langage (VLM) à grande échelle, entraînés sur de vastes ensembles de données de paires image-texte, présentent de fortes capacités de compréhension multimodale en apprenant implicitement les associations entre les descriptions textuelles et les régions d'image. Cette capacité émergente permet la détection et la segmentation d'objets sans entraînement préalable, grâce à des techniques s'appuyant sur des cartes d'attention texte-image, sans nécessiter d'entraînement sur de nombreux ensembles de données de segmentation étiquetés. Cependant, la performance de ces méthodes dépend fortement de la conception des amorces et du choix manuel des couches ou des têtes pour les couches d'attention. Dans ce travail, nous proposons InfoScore, une mesure d'entropie sans entraînement, pour identifier les meilleures couches d'attention image-texte pour la segmentation. InfoScore offre une solution plus flexible et évolutive pour la segmentation à vocabulaire ouvert sans entraînement, réduisant ainsi la charge supplémentaire liée à la recherche d'hyperparamètres. Nous montrons empiriquement que notre stratégie de sélection sans entraînement est supérieure aux stratégies de sélection naïves. De plus, nous démontrons qu'au lieu de se fier uniquement aux amorces textuelles, l'ajustement fin de la couche d'attention image-texte avec un seul exemple visuel par classe améliore considérablement la segmentation sans nécessiter de paramètres ou de décodeurs supplémentaires. De plus, on montre que nos méthodes et nos résultats sont généraux et peuvent être appliqués à divers modèles de vision-langage (VLM).
Autosoupervision : Cuisiner des soupes modèles sans étiquettes
Article vedette
Anthony Fuller, James Green, Evan Shelhamer (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Les « soupes de motifs » sont des combinaisons de paramètres aussi étranges qu'efficaces. Elles partent d'un modèle (le bouillon), l'affinent en plusieurs modèles (les ingrédients), puis mélangent leurs paramètres pour former un seul modèle (la soupe) afin d'améliorer les prédictions. Alors que toutes les soupes connues nécessitent un apprentissage supervisé et optimisent la même fonction de perte sur des données étiquetées, nos recettes pour la Self-Soupervision généralisent les soupes à l'apprentissage autosupervisé (SSL). Notre autosuffisance nous permet d'enrichir les ingrédients avec de nouvelles sources de données, par exemple des données non étiquetées issues d'une tâche de transfert ou d'un changement de modèle pour améliorer la robustesse. Nous montrons que le Self-Souping sur des données de test corrompues, suivi d'un affinage sur des données d'entraînement non corrompues, améliore la robustesse de 3,5 % (ImageNet-C) et de 7 % (LAION-C). La Self-Soupervision ouvre également la voie à une multitude d'algorithmes SSL pour concocter les divers ingrédients nécessaires à des soupes plus robustes. Nous démontrons pour la première fois que les ingrédients peuvent différer par leurs hyperparamètres SSL et, plus surprenant encore, par leurs algorithmes SSL. Nous faisons des soupes à base d'ingrédients MAE, MoCoV3, MMCR et LeJEPA, dont la composition est plus précise que celle de n'importe quel ingrédient SSL pris individuellement.
Résumé
Nous créons des modèles d'apprentissage machine en les entraînant à reconnaître des éléments dans des images grâce à de nombreuses paires image-annotation. L'algorithme appris, qui effectue la reconnaissance, est un ensemble de poids qui effectuent des opérations mathématiques sur l'image d'entrée afin de prédire une annotation. La combinaison des poids de plusieurs modèles en un seul modèle est appelée « soupe de modèles ». Ce modèle peut être plus performant que chacun des modèles qui le composent (appelés « ingrédients ») sans augmenter le coût des prédictions, car le nombre d'opérations mathématiques reste inchangé.
Dans nos travaux, nous créons des « soupes de modèles » en combinant des modèles d'ingrédients que nous entraînons sans annotations. Ces ingrédients sont préparés sans annotations de différentes manières, par exemple en entraînant un modèle à prédire les zones cachées ou à représenter une même image de la même façon, indépendamment de sa couleur ou de son orientation. Notre travail rend les « soupes de modèles » plus générales, car nous n'avons plus besoin de jeux de données annotés par des humains pour créer les ingrédients et les soupes.
En bref : notre approche d’autosupervision généralise les soupes de modèles à l’apprentissage autosupervisé pour une robustesse accrue.
SMAC : Association des acteurs et des critiques selon leurs scores pour une transition robuste du hors ligne au en ligne
Nathan S. de Lara, Florian Shkurti (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Les méthodes modernes d'apprentissage par renforcement (RL) hors ligne permettent d'identifier des couples acteur-critique performants. Cependant, l'ajustement précis de ces couples en ligne à l'aide d'algorithmes RL basés sur la valeur entraîne généralement une chute immédiate des performances. Nous apportons des preuves corroborant l'hypothèse selon laquelle, dans le paysage de perte, les maxima hors ligne des algorithmes précédents et les maxima en ligne sont séparés par des vallées de faible performance que l'ajustement fin basé sur le gradient traverse. Nous présentons ainsi SMAC (Score Matched Actor-Critic), une méthode RL hors ligne conçue pour apprendre des couples acteur-critique qui passent aux algorithmes RL en ligne basés sur la valeur sans perte de performance. SMAC évite les vallées entre les maxima hors ligne et en ligne en régularisant la fonction Q durant la phase hors ligne afin de respecter l'égalité de la dérivée première entre le score de la politique et le gradient d'action de la fonction Q. Nous démontrons expérimentalement que SMAC converge vers des maxima hors ligne qui sont connectés à de meilleurs maxima en ligne par des chemins à récompense croissante, trouvés par une optimisation du premier ordre. SMAC assure une transition fluide vers Soft Actor-Critic et TD3 dans 6/6 tâches D4RL. Dans 4/6 environnements, il réduit le regret de 34 à 58 % par rapport à la meilleure performance de référence.
Résumé
Cet article étudie un problème pratique d'apprentissage par renforcement : comment améliorer en toute sécurité une politique entraînée à partir d'anciennes données hors ligne grâce à une nouvelle expérience en ligne.
L'apprentissage par renforcement hors ligne permet d'acquérir des stratégies efficaces sans interaction avec l'environnement, ce qui s'avère utile lorsque les interactions avec le monde réel sont coûteuses ou risquées. Cependant, lorsque ces agents entraînés hors ligne sont ensuite affinés en ligne à l'aide d'algorithmes d'apprentissage par renforcement classiques, leurs performances se dégradent souvent avant de s'améliorer. Cette baisse initiale de performance est dangereuse dans des domaines comme la robotique, où une stratégie inadaptée lors de l'affinage peut entraîner des défaillances majeures.
L'article soutient que cette baisse de performance est due au fait que de nombreuses méthodes d'apprentissage par renforcement hors ligne trouvent des solutions performantes individuellement, mais mal adaptées à l'ajustement fin en ligne. Dans l'espace des paramètres du réseau neuronal, la solution hors ligne et la solution en ligne peuvent être séparées par une zone de faible performance. Ainsi, lors du passage d'un ajustement fin basé sur le gradient de l'une à l'autre, l'agent adopte temporairement une politique inefficace.
La méthode proposée, Score-Matched Actor-Critic (SMAC), vise à entraîner des agents hors ligne performants initialement, mais aussi plus faciles à améliorer par les algorithmes d'apprentissage par renforcement en ligne. Pour ce faire, elle conçoit le critique de sorte que ses préférences d'action correspondent à la structure attendue par les méthodes acteur-critique en ligne telles que SAC. En d'autres termes, SMAC entraîne la fonction de valeur afin d'orienter la politique vers des actions à la fois cohérentes avec les données et compatibles avec l'apprentissage en ligne ultérieur.
Sur plusieurs tâches de référence, SMAC évite les baisses de performance brutales observées avec les méthodes d'apprentissage par renforcement hors ligne précédentes. Son adaptation est fluide avec SAC et TD3, et il atteint souvent un regret en ligne bien moindre, ce qui signifie qu'il gaspille moins d'interactions en ligne peu performantes. Plus largement, l'apprentissage par renforcement hors ligne ne doit pas se contenter d'optimiser le meilleur point de contrôle hors ligne ; il doit optimiser les points de contrôle qui constituent une voie prometteuse vers une amélioration future en ligne.
En résumé : le réglage fin hors ligne des algorithmes d’apprentissage par renforcement échoue parce que les optima hors ligne et en ligne sont déconnectés dans l’espace des fonctions de perte. SMAC utilise une régularisation par correspondance de score sur la fonction Q pour assurer cette connectivité, permettant ainsi une transition fluide vers les algorithmes en ligne.
SparseOpt : Correction du biais de gradient induit par la normalisation dans l’apprentissage parcimonieux
Adnan Mohammed, Rohan Jain, Tom Jacobs, Ekansh Sharma, Rahul G. Krishnan (membre du corps professoral de Vector), Rebekka Burkholz, Yani Ioannou
Abstrait
Les méthodes d'entraînement clairsemé dynamique (DST) entraînent les réseaux de neurones en préservant la parcimonie tout en adaptant dynamiquement la topologie du réseau. Malgré la promesse d'une réduction du temps de calcul, les méthodes DST convergent beaucoup plus lentement que l'entraînement dense, nécessitant souvent un temps d'entraînement comparable pour atteindre une précision similaire. Nous démontrons, analytiquement et empiriquement, que la normalisation par lots (BN) nuit à l'entraînement clairsemé et proposons SparseOpt, un optimiseur prenant en compte la parcimonie, pour y remédier. Des expériences menées sur des modèles ResNet des bases de données CIFAR-100 et ImageNet démontrent une convergence systématiquement plus rapide et une généralisation améliorée avec notre méthode. Nos travaux mettent en évidence les limites des couches de normalisation actuelles dans l'entraînement clairsemé et fournissent la première étude systématique de l'interaction entre la normalisation par lots, les couches clairsemées et le DST, constituant ainsi une avancée significative vers une compétitivité concrète du DST face à l'entraînement dense.
Résumé
L'entraînement parcimonieux vise à entraîner les réseaux de neurones en utilisant seulement une petite fraction des connexions, au lieu de tous les paramètres du réseau. En raison du nombre réduit de connexions actives, l'entraînement parcimonieux peut potentiellement diminuer considérablement le coût de calcul et de mémoire de l'entraînement de grands modèles. Cependant, en pratique, les réseaux neuronaux parcimonieux sont beaucoup plus difficiles à entraîner que les réseaux denses classiques. Les méthodes d'entraînement parcimonieux existantes convergent souvent beaucoup plus lentement et peuvent nécessiter des temps d'entraînement considérablement plus longs pour atteindre la précision des modèles denses, ce qui limite leurs avantages en termes d'efficacité pratique.
Pour stabiliser et accélérer l'entraînement des réseaux de neurones profonds, les architectures modernes s'appuient presque systématiquement sur des couches de normalisation telles que la normalisation par lots (BN). Intuitivement, la BN maintient les activations et les gradients à une échelle adéquate pendant l'entraînement, ce qui contribue à la stabilité de l'optimisation et permet une convergence plus rapide. Bien que la BN ait été largement étudiée dans les réseaux de neurones denses, les travaux antérieurs supposaient généralement qu'elle se comporte de manière similaire dans les réseaux clairsemés. Dans ce travail, nous démontrons, théoriquement et empiriquement, que cette hypothèse est erronée. Plus précisément, nous montrons que la BN interagit mal avec la connectivité clairsemée hétérogène, ce qui entraîne une mise à l'échelle des gradients dépendante des neurones, perturbant ainsi la dynamique d'optimisation et déstabilisant l'entraînement clairsemé dynamique (DST).
Partant de ce constat, nous proposons SparseOpt, une méthode de correction simple prenant en compte la parcimonie et le déséquilibre des gradients introduit par la normalisation par lots (BN). Notre méthode améliore la stabilité de l'optimisation, accélère la convergence et améliore systématiquement les performances d'apprentissage sur des modèles parcimonieux, et ce, sur de multiples ensembles de données et architectures.
En bref : la normalisation par lots affecte négativement l’entraînement parcimonieux ; nous avons proposé une méthode d’optimisation tenant compte de la parcimonie pour atténuer ce problème et améliorer la convergence et la généralisation de l’entraînement.
Vitesse stable : une perspective de variance sur l'adaptation des flux
Donglin Yang, Yongxing Zhang, Xin Yu, Liang Hou, Xin Tao, Pengfei Wan, Xiaojuan Qi, Renjie Liao (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Bien que l'ajustement de flux soit élégant, son recours aux vitesses conditionnelles d'un seul échantillon engendre des cibles d'entraînement à forte variance, ce qui déstabilise l'optimisation et ralentit la convergence. En caractérisant explicitement cette variance, nous identifions : 1) un *régime de forte variance* près de la distribution a priori, où l'optimisation est complexe ; et 2) un *régime de faible variance* près de la distribution des données, où les vitesses conditionnelles et marginales coïncident presque. Forts de cette observation, nous proposons **Stable Velocity**, un cadre unifié qui améliore à la fois l'entraînement et l'échantillonnage. Pour l'entraînement, nous introduisons Stable Velocity Matching (StableVM), un objectif de réduction de la variance non biaisée, ainsi que Variance-Aware Representation Alignment (VA-REPA), qui renforcent de manière adaptative la supervision auxiliaire dans le *régime de faible variance*. Pour l'inférence, nous montrons que la dynamique dans le *régime de faible variance* admet des simplifications analytiques, permettant Stable Velocity Sampling (StableVS), une accélération sans réglage fin. Des expériences approfondies menées sur ImageNet $256\times256$ et sur de grands modèles préentraînés de conversion texte-image et texte-vidéo, notamment SD3.5, Flux, Qwen-Image et Wan2.2, démontrent des améliorations constantes de l'efficacité d'entraînement et un échantillonnage plus de deux fois plus rapide dans le *régime de faible variance*, sans dégradation de la qualité des échantillons. Notre code est disponible à l' adresse https://github.com/linYDTHU/StableVelocity .
Résumé
Les modèles génératifs modernes peuvent créer des images et des vidéos de haute qualité, mais leur entraînement efficace reste complexe. Cela s'explique notamment par le fait que les signaux d'apprentissage utilisés peuvent être très bruyants, surtout lors des premières phases de génération, ce qui rend l'entraînement instable et lent.
Dans ce travail, nous analysons l'origine de ce bruit et montrons qu'il est beaucoup plus important lorsque le modèle est initialisé avec des entrées aléatoires, mais qu'il diminue considérablement à mesure qu'il se rapproche de données réelles. Avec cette observation, nous proposons une nouvelle méthode, appelée Stable Velocity, qui améliore à la fois l'apprentissage et la génération.
Lors de l'entraînement, notre méthode réduit le bruit dans les signaux d'apprentissage et se concentre davantage sur les aspects du processus les plus faciles à assimiler. Lors de la génération, nous tirons profit de la dynamique simplifiée dans la zone de faible bruit pour accélérer l'échantillonnage sans entraînement supplémentaire.
Notre approche permet de rendre la formation plus efficace et de générer des images et des vidéos deux fois plus rapidement, tout en conservant la même qualité.
τ² -Bench : Évaluation des agents conversationnels dans un environnement à double contrôle
Article vedette
Victor Barres, Honghua Dong, Soham Ray, Xujie Si (membre affilié de la faculté Vector), Karthik Narasimhan
Abstrait
Les benchmarks existants pour les agents d'IA conversationnels simulent des environnements à contrôle unique, où seul l'agent d'IA peut utiliser des outils pour interagir avec le monde, tandis que l'utilisateur reste un fournisseur d'informations passif. Ceci diffère des scénarios réels tels que le soutien technique, où les utilisateurs doivent participer activement à la modification de l'état du monde (partagé). Afin de combler cet écart, nous introduisons
τ²-bench, avec quatre contributions clés :
- Un nouveau **domaine de contrôle double des télécommunications** modélisé comme un Dec-POMDP, où l'agent et l'utilisateur utilisent des outils pour agir dans un environnement partagé et dynamique qui teste à la fois la coordination et la communication des agents,
- Un **générateur de tâches compositionnelles** qui crée par programmation des tâches diverses et vérifiables à partir de composants atomiques, garantissant la couverture du domaine et une complexité contrôlée,
- Un **simulateur d'utilisateur fiable** étroitement couplé à l'environnement, dont le comportement est contraint par des outils et des états observables, améliorant ainsi la fidélité de la simulation.
- **Analyse fine des performances de l'agent** grâce à de multiples ablations, notamment en séparant les erreurs provenant du raisonnement de celles provenant de la communication/coordination.
Nos expériences montrent notamment des baisses de performance significatives lorsque les agents passent d'un mode sans utilisateur à un mode à double contrôle, ce qui souligne les difficultés liées au guidage des utilisateurs. Globalement,
τ²-bench fournit un banc d'essai contrôlé pour les agents qui doivent à la fois raisonner efficacement et guider les actions de l'utilisateur.
Résumé
Les tests actuels d'assistants de service à la clientèle basés sur l'IA placent cette dernière dans un environnement où elle seule peut agir, l'utilisateur se contentant de parler. Or, dans le cadre d'une assistance réelle – comme un appel concernant un téléphone brisé – l'utilisateur doit également intervenir, en redémarrant des appareils ou en modifiant des paramètres, tandis que l'agent le guide. Pour combler cet écart, nous présentons τ²-bench, qui apporte quatre contributions : 1) une nouvelle tâche d'assistance télécom où l'IA et un utilisateur simulé peuvent interagir sur un système partagé ; 2) un générateur de tâches automatique qui crée des problèmes variés et résolubles à partir d'un petit ensemble de modules réutilisables ; 3) un simulateur d'utilisateur dont les actions restent prévisibles et cohérentes avec les possibilités réelles grâce à son interaction avec l'environnement plutôt qu'avec de simples invites ; et 4) des mesures permettant de distinguer les erreurs de raisonnement de l'IA de ses erreurs de communication. Les expériences montrent que même les meilleurs assistants actuels ne réussissent que 34 à 49 % des nouvelles tâches, avec une baisse de performance d'environ 20 % lorsque l'IA doit guider un utilisateur au lieu d'agir seule. τ²-bench offre aux chercheurs un moyen de mesurer et de réduire cet écart avant que les assistants IA ne soient utilisés en contact direct avec les clients. Le code, les données et un classement sont disponibles sur taubench.com.
En bref : τ²-bench introduit une nouvelle méthode de test des agents d’IA en permettant à l’agent et à un utilisateur simulé d’interagir dans un environnement de type « télécom » partagé. Cela permet de créer des tâches variées et vérifiables, ainsi qu’une simulation d’utilisateur plus réaliste.
Parler, juger, coopérer : la réciprocité indirecte alimentée par les ragots chez les agents LLM intéressés
Shuhui Zhu, Yue Lin, Shriya Kaistha, Wenhao Li, Baoxiang Wang, Hongyuan Zha, Gillian Hadfield (membre du corps professoral vectoriel), Pascal Poupart (membre du corps professoral vectoriel)
Abstrait
La réciprocité indirecte, c'est-à-dire l'entraide entre agents, est difficile à maintenir au sein d'écosystèmes linguistiques décentralisés et individualistes, dépourvus de systèmes de réputation fiables. Nous présentons ALIGN (Agentic Linguistic Gossip Network), un cadre automatisé où les agents partagent stratégiquement des informations ouvertes, utilisant une hiérarchie de tons pour évaluer la fiabilité et coordonner les normes sociales. Nous démontrons qu'ALIGN améliore systématiquement la réciprocité indirecte et résiste aux intrus malveillants en identifiant et en ostracisant les défecteurs, sans modifier les incitations intrinsèques. Notamment, nous constatons que des capacités de raisonnement plus robustes au sein des écosystèmes linguistiques mènent à une coopération mieux alignée sur les incitations, tandis que les modèles de chat ont souvent tendance à surcoopérer, même lorsque leur stratégie est sous-optimale. Ces résultats suggèrent que l'exploitation du raisonnement des écosystèmes linguistiques via des échanges d'informations décentralisés constitue une voie prometteuse pour le maintien du bien-être social dans les écosystèmes multi-agents.
Résumé
Lorsque des agents de modélisation du langage de grande taille commencent à représenter différents utilisateurs, entreprises ou institutions, leurs intérêts peuvent diverger. Dans des situations partiellement conflictuelles, les agents peuvent agir dans leur propre intérêt, ce qui peut compliquer la coopération : un agent peut tirer profit d’une aide extérieure sans en apporter aux autres en retour.
Cet article examine si les rumeurs publiques peuvent aider à résoudre ce problème. Nous présentons ALIGN, un cadre permettant aux agents de diffuser publiquement des messages sur le comportement d'autrui, par exemple en louant les comportements altruistes ou en critiquant les comportements égoïstes. Ces messages aident les agents à se bâtir une réputation et à déterminer à qui faire confiance lors d'interactions futures.
Dans plusieurs environnements simulés, nous avons constaté que les rumeurs publiques peuvent aider des agents de modèles de langage, initialement guidés par leur propre intérêt, à mieux coopérer et à obtenir de meilleurs résultats, sans pour autant modifier directement leurs récompenses ni les contraindre à l'altruisme. Le système peut également atténuer les dommages causés par des agents égoïstes ou malveillants en diffusant des signalements négatifs concernant des comportements répréhensibles répétés. Nos résultats suggèrent qu'un langage ouvert peut servir de mécanisme de réputation adaptatif pour les futurs systèmes d'IA multiagents, tout en soulignant la nécessité de mettre en place des garde-fous contre les fausses rumeurs, l'exclusion injuste et le détournement des systèmes de réputation.
En bref : ALIGN permet aux agents LLM, guidés par leur propre intérêt, de maintenir une réciprocité indirecte grâce à des rumeurs publiques ouvertes qui transmettent des signaux de réputation.
Redressement temporel pour la planification latente
Ying Wang, Oumayma Bounou, Gaoyue Zhou, Randall Balestriero, Tim GJ Rudner (nouveau membre du corps professoral de Vector), Yann LeCun, Mengye Ren
Abstrait
L'apprentissage de représentations pertinentes est essentiel pour la planification latente avec des modèles du monde. Bien que les encodeurs visuels préentraînés produisent des caractéristiques visuelles sémantiques robustes, ils ne sont pas adaptés à la planification et contiennent des informations non pertinentes, voire nuisibles. Inspirés par l'hypothèse de redressement perceptif dans le traitement visuel humain, nous introduisons le redressement temporel pour améliorer l'apprentissage des représentations pour la planification latente. À l'aide d'un régulariseur de courbure qui favorise le redressement local des trajectoires latentes, nous apprenons conjointement un encodeur et un prédicteur d'un modèle du monde JEPA (Joint-Embedding Predictive Architecture). Nous montrons que la réduction de la courbure ainsi obtenue fait de la distance euclidienne dans l'espace latent une meilleure approximation de la distance géodésique et améliore le conditionnement de l'objectif de planification. Nous démontrons empiriquement que le redressement temporel rend la planification basée sur le gradient plus stable et permet d'obtenir des taux de réussite significativement plus élevés sur une série de tâches d'atteinte d'objectifs. Notre code est disponible à l'adresse https://agenticlearning.ai/temporal-straightening .
Résumé
Un modèle du monde apprend à prédire l'évolution du monde en fonction de son état actuel et des actions entreprises, puis utilise ces prédictions pour la planification. Cependant, dans de nombreux modèles du monde latents, la représentation apprise n'est pas naturellement organisée pour la planification et le contrôle : des trajectoires réalisables dans l'environnement réel peuvent devenir très sinueuses dans l'espace latent, ce qui rend la prédiction et la planification difficiles.
En bref : nous introduisons le redressement temporel pour améliorer l’apprentissage des représentations pour la modélisation du monde et la planification latente.
Recherche de graphes au moment du test pour l'apprentissage par renforcement conditionné par l'objectif
Evgenii Opryshko, Junwei Quan, Claas Voelcker, Yilun Du, Igor Gilitschenski (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
L'apprentissage par renforcement conditionné par objectif (GCRL) hors ligne rencontre souvent des difficultés avec les tâches à long terme, où les erreurs d'estimation de la valeur s'accumulent et produisent des politiques peu fiables. On suppose généralement qu'une planification efficace à long terme est impossible sans entraînement spécialisé. À l'inverse, nos travaux démontrent que les politiques GCRL existantes peuvent accomplir des tâches à long terme lorsqu'elles sont combinées à un module de planification léger et sans entraînement. Nous constatons que les fonctions de valeur conditionnées par objectif standard encodent une structure géométrique localement cohérente suffisante pour la planification. Notre approche, la recherche de graphes en temps de test (TTGS), construit un graphique sur l'ensemble de données hors ligne et utilise une stratégie de sélection de sous-objectifs adaptative. Pour pallier les estimations de valeur peu fiables lors de la recherche du plus court chemin, nous proposons un nouveau mécanisme qui pénalise légèrement les transitions à longue distance. Notre méthode engendre une surcharge de calcul négligeable et ne nécessite aucune supervision supplémentaire ni mise à jour des paramètres. Sur le benchmark OGBench, TTGS améliore significativement les taux de réussite pour de nombreux modèles de base et tâches, notamment sur les tâches de locomotion à long terme complexes où certains taux de réussite passent de presque zéro à plus de 90 %, égalant ou surpassant souvent des méthodes nécessitant un entraînement auxiliaire complexe. Le code et les vidéos sont disponibles à l' adresse https://ktolnos.github.io/ttgs .
Résumé
Apprendre à un agent d'IA à exécuter une longue séquence d'actions est bien plus complexe que de lui en apprendre de courtes : les petites erreurs s'accumulent et l'agent se perd. Les solutions existantes ajoutent des planificateurs génératifs ou des réseaux neuronaux supplémentaires, mais elles sont lourdes et nécessitent de repenser le processus d'entraînement. Nous nous sommes donc demandé si un agent capable d'effectuer des déplacements courts et fiables pouvait gérer de longs trajets sans réentraînement.
Nous avons développé Test-Time Graph Search (TTGS), un outil léger qui s'appuie sur un agent déjà entraîné. Il traite les observations des données d'entraînement comme des points de passage sur une carte et les relie en fonction de la perception de proximité de l'agent. Une recherche de chemin le plus court sélectionne une chaîne de points de passage proches, guidant l'agent pas à pas. Comme la perception des distances par l'agent est fiable pour les endroits proches mais imprécise pour les endroits éloignés, nous privilégions les chemins composés de nombreux petits sauts plutôt que quelques longs sauts incertains.
Lors d'un test de performance standard, TTGS a permis d'améliorer les taux de réussite des tâches de navigation les plus complexes, passant de presque zéro à plus de 90 %, avec un temps de calcul supplémentaire inférieur à une seconde. Les utilisateurs peuvent ainsi optimiser les performances à long terme d'agents déjà entraînés, sans données ni entraînement supplémentaires.
En bref : Test-Time Graph Search (TTGS) démontre que les distances dérivées de valeurs à partir d’agents GCRL préentraînés standard peuvent guider la planification des sous-objectifs à travers les états de l’ensemble de données, améliorant les performances sans formation supplémentaire.
TextResNet : Découplage et routage des signaux d’optimisation dans les systèmes d’IA composés par réglage résiduel profond
Suizhi Huang, Mei Li, Han Yu, Xiaoxiao Li (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Les optimiseurs de type gradient textuel (TextGrad) permettent la propagation de la rétroaction par gradient à travers des systèmes d'IA complexes. Cependant, ils sont peu performants pour les chaînes profondes. Cette limitation découle du problème d'*enchevêtrement sémantique* inhérent à ces flux de travail étendus. Dans la rétropropagation textuelle standard, les signaux de rétroaction mélangent les critiques locales et les contextes en amont, engendrant une *ambiguïté d'attribution*. Pour relever ce défi, nous proposons TextResNet, un cadre qui reformule le processus d'optimisation afin d'obtenir un routage précis des signaux grâce à quatre innovations clés. Premièrement, lors de la propagation avant, il impose des deltas sémantiques additifs pour préserver un chemin d'identité pour le flux de gradient. Deuxièmement, lors de la propagation arrière, il introduit une décomposition du gradient sémantique via un projecteur sémantique afin de désenchevêtrer la rétroaction en sous-espaces causalement indépendants. Troisièmement, il implémente un routage causal, qui achemine les signaux projetés vers leurs composants spécifiques. Finalement, il effectue une planification d'optimisation tenant compte de la densité afin d'exploiter les signaux désenchevêtrés pour allouer dynamiquement des ressources aux principaux goulots d'étranglement du système. Nos résultats montrent que TextResNet surpasse TextGrad en termes de performances et présente une stabilité remarquable pour les tâches d'agents dans les systèmes d'IA complexes, là où les méthodes de référence s'effondrent. Le code est disponible à l' adresse https://github.com/JeanDiable/TextResNet .
Résumé
Les systèmes d'intelligence artificielle (IA) modernes sont de plus en plus souvent construits à partir de plusieurs agents d'IA spécialisés fonctionnant en chaîne : par exemple, un agent effectue une recherche sur le Web, un autre résume le texte et un troisième rédige la réponse finale. Cependant, l'amélioration automatique de ces systèmes multiagents représente un défi de taille. Lorsque la réponse finale est incorrecte, les outils existants ont du mal à identifier l'agent fautif, ce qui génère des rétroactions génériques incitant les agents inadéquats à tenter des corrections inutiles.
Pour remédier à cela, nous avons développé TextResNet. Inspiré par la gestion du trafic des réseaux informatiques, TextResNet préserve les informations originales de chaque étape et utilise une IA auxiliaire pour classer les retours d'erreur en catégories claires et distinctes : erreurs locales et erreurs héritées des étapes précédentes. Le système achemine ensuite les retours ciblés uniquement vers l'agent responsable de l'erreur, tandis qu'un système de planification intelligent concentre les efforts d'optimisation sur les principaux goulots d'étranglement du système.
Notre méthode rend les systèmes d'IA coopératifs beaucoup plus stables et précis. Elle consomme également trois fois moins de ressources de calcul, ouvrant la voie à des applications d'IA multiagents plus fiables, plus économiques et plus faciles à déboguer.
En résumé : TextResNet corrige l’enchevêtrement sémantique grâce à un réseau d’identités et un projecteur sémantique. Il assure un routage stable des retours d’information et surpasse les solutions de référence en matière d’optimisation des systèmes d’IA profonde.
ToaSt : Sélection du canal de jetons et élagage structuré pour une ViT efficace
Hyunchan Moon, Cheonjun Park, Steven Waslander (membre affilié de la faculté Vector)
Abstrait
Les Transformers Vision (ViT) ont connu un succès remarquable dans diverses tâches de vision, mais leur déploiement est souvent freiné par des coûts de calcul prohibitifs. Bien que l'élagage structuré des poids et la compression des jetons soient apparus comme des solutions prometteuses, ils souffrent respectivement d'un réentraînement prolongé et de dépendances intercouches qui compliquent l'optimisation. Nous proposons ToaSt, un cadre découplé appliquant des stratégies spécialisées aux différents composants ViT. Nous appliquons un élagage structuré couplé par tête aux modules d'auto-attention multi-têtes, en tirant parti des caractéristiques de l'opération d'attention pour améliorer la robustesse. Pour les réseaux à propagation avant (plus de 60 % des FLOP), nous introduisons la sélection de canaux de jetons (TCS), une méthode sans entraînement qui filtre les canaux de bruit redondants lors de l'inférence. Des évaluations approfondies sur neuf modèles divers, dont DeiT, ViT-MAE et Swin Transformer, démontrent que ToaSt offre un excellent compromis entre précision et efficacité, surpassant systématiquement les méthodes de référence existantes. Sur ViT-MAE-Huge, ToaSt atteint une précision de 88,52 % (+1,64 % p) avec une réduction de 39,4 % des FLOPs. ToaSt s'adapte également efficacement à diverses tâches en aval (détection COCO, segmentation ADE20K, classification CIFAR-100), atteignant un mAP de 52,2 contre 51,9 sur COCO. Code : https://github.com/SHANNonLab-HUFS/ToaSt
Résumé
Les systèmes d'IA modernes capables de comprendre les images — des examens médicaux aux voitures autonomes en passant par la recherche de photos — sont devenus extrêmement puissants, mais aussi extrêmement coûteux à exploiter. Ils exigent une puissance de calcul considérable, ce qui les rend lents et coûteux à déployer sur des appareils courants comme les téléphones, les drones et les appareils photo.
Nous avons développé ToaSt, une méthode qui permet de réduire la taille et d'accélérer ces modèles d'IA tout en préservant leur précision. À l'instar de l'élagage d'un arbre par suppression des branches mortes, ToaSt identifie et supprime les parties du modèle qui contribuent peu à ses décisions. Contrairement à la plupart des techniques existantes, ToaSt ne nécessite aucun entraînement supplémentaire et peut donc être appliqué instantanément à n'importe quel modèle pré-entraîné.
Testée sur neuf modèles de reconnaissance d'images différents, la méthode ToaSt a permis de réduire les calculs jusqu'à 40 % sans perte de précision. Dans plusieurs cas, les modèles allégés sont même devenus légèrement plus précis, car la suppression des éléments parasites a permis au modèle de se concentrer sur l'essentiel. La méthode s'est aussi montrée efficace pour d'autres tâches, comme la détection d'objets et la segmentation de scènes.
En réduisant le coût d'exécution des systèmes de vision par IA, notre travail contribue à rendre ces technologies accessibles à un plus grand nombre d'appareils et d'utilisateurs, tout en réduisant l'empreinte énergétique des modèles d'IA de plus en plus volumineux.
En bref : Élagage structuré des poids et des canaux de jetons
TokSuite : Mesurer l’impact du choix du tokenizer sur le comportement du modèle de langage
Article vedette
Gül Sena Altıntaş, Malikeh Ehghaghi, Brian Lester, Fengyuan Liu, Wanru Zhao, Marco Ciccone (boursier postdoctoral distingué Vector), Colin Raffel (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Les tokeniseurs constituent le fondement de la représentation et du traitement du texte par les modèles linguistiques (ML). Malgré l'importance de la tokenisation, son rôle dans la performance et le comportement des ML reste mal compris, car il est difficile de mesurer son impact de manière isolée. Pour pallier ce manque, nous présentons TokSuite, une collection de modèles et un banc d'essai facilitant la recherche sur l'influence de la tokenisation sur les ML. Concrètement, on met à disposition quatorze modèles préentraînés utilisant différents tokeniseurs disponibles dans le commerce, mais par ailleurs identiques : même architecture, même jeu de données, même budget d'entraînement et même initialisation. Nous proposons également un banc d'essai de robustesse multilingue mesurant les performances des modèles face à des perturbations réelles en anglais, chinois, farsi, italien et turc, annotées par des locuteurs natifs. TokSuite permet ainsi de dissocier efficacement l'influence du tokeniseur d'un modèle, et de mettre en lumière les avantages et les inconvénients respectifs d'une large gamme de tokeniseurs populaires.
Résumé
Avant de lire un texte, un modèle de langage le segmente en petits fragments appelés « tokens », issus d'un vocabulaire fixe et limité. Contrairement aux humains, capables d'apprendre un nouveau mot, les modèles de langage ne peuvent travailler qu'avec des unités qu'ils connaissent déjà. Par exemple, le mot « docteur » peut être décomposé en « doc » et « tor ». Ce processus, appelé tokenisation, est l'une des premières décisions prises lors de la construction d'un modèle de langage ; pourtant, il est souvent négligé, de nombreux modèles se contentant d'emprunter le tokenizer utilisé par un modèle précédent. On étudie l'importance réelle de ce choix.
Le problème est que les modèles existants diffèrent trop (taille, données d'entraînement, architecture), ce qui rend difficile d'attribuer les différences de performance au seul tokenizer. Nous avons donc entraîné 14 modèles identiques en tous points, à l'exception de leur tokenizer, et les avons associés à un nouvel ensemble de données de référence d'environ 5 000 cas de test couvrant des variations linguistiques réelles dans cinq langues, ainsi que des notations mathématiques et du contenu scientifique, le tout validé par des locuteurs natifs.
Nous avons constaté que la conception du tokenizer influence considérablement la robustesse d'un modèle face aux imperfections courantes telles que les fautes de frappe, les caractères étrangers ou les équations formatées, et ce, bien plus que la taille du modèle ou la durée de l'entraînement. Même une infime différence d'espacement dans une formule mathématique peut entraîner l'échec complet d'un modèle. Nous espérons que TokSuite permettra à la communauté de faire des choix plus éclairés en matière de tokenizer à l'avenir.
En bref : nous entraînons quatorze modèles identiques à l’exception de la tokenisation et évaluons les effets de la tokenisation sur un banc d’essai multilingue personnalisé conçu spécifiquement pour la tokenisation.
Unification de la robustesse face aux adversaires et de l'entraînement dans les modèles de notation de texte
Manveer Tamber, Hosna Oyarhoseini, Jimmy Lin (affilié à la faculté Vector)
Abstrait
La recherche sur la robustesse des modèles de langage face aux attaques adverses est actuellement fragmentée selon les applications et les types d'attaques, masquant ainsi les vulnérabilités communes. Dans ce travail, nous proposons d'unifier l'étude de la robustesse face aux attaques adverses dans les modèles de notation de texte, incluant les extracteurs denses, les réorganisateurs et les modèles de récompense. Cela justifie l'adaptation des attaques et des méthodes d'entraînement adverses aux différents rôles des modèles. Contrairement à la génération ouverte, les échecs de notation de texte sont directement testables : une attaque réussit lorsqu'un texte non pertinent ou rejeté obtient un meilleur score qu'un texte pertinent ou sélectionné. Grâce à cette approche rigoureuse de la notation de texte, nous démontrons que les formulations actuelles d'entraînement adverse pour les modèles de langage sont souvent limitées et peinent à généraliser efficacement face aux attaques. Afin d'y remédier, nous introduisons plusieurs méthodes d'entraînement adverse pour les modèles de notation de texte et montrons que la combinaison de méthodes complémentaires permet d'obtenir une robustesse accrue tout en améliorant l'efficacité de la tâche. Nous soulignons également l'intérêt pratique de notre approche pour le RLHF, en démontrant que nos modèles de récompense entraînés de manière adverse atténuent le piratage des récompenses et facilitent l'entraînement de modèles de langage mieux alignés. Nous offrons notre code et nos modèles pour des études plus approfondies.
Résumé
Les modèles de langage peuvent être trompés par de légères modifications de leurs entrées, mais les recherches sur ce problème sont généralement dispersées entre différentes applications et types d'attaques, ce qui masque des faiblesses communes. Nous les unifions en nous concentrant sur les modèles qui attribuent des scores au texte, notamment les modèles de recherche qui classent les résultats et les modèles de récompense qui évaluent les réponses des modèles de langage. Dans ce contexte, une attaque est simple à définir : un texte non pertinent ou de mauvaise qualité ne doit pas obtenir un score supérieur à celui d'un texte pertinent ou de bonne qualité. Nous constatons que les défenses classiques visant à entraîner des modèles plus robustes s'avèrent souvent inefficaces face à différentes attaques, tandis que la combinaison de différentes méthodes d'entraînement défensives offre une protection beaucoup plus large sans nuire à la précision des tâches en aval, et parfois même en l'améliorant. Utilisés pour entraîner des modèles de langage par apprentissage par renforcement, nos modèles de récompense plus robustes sont également plus difficiles à manipuler et conduisent à des modèles de langage mieux alignés.
Cartes de flux variationnelles : un peu de bruit pour la génération conditionnelle en une étape
Abbas Mammadov, So Takao, Bohan Chen, Ricardo Baptista (affilié à la faculté Vector), Morteza Mardani, Yee- Whye Teh, Julius Berner
Abstrait
Les cartes de flux permettent la génération d'images de haute qualité en une seule passe directe. Cependant, contrairement aux modèles de diffusion itératifs, leur absence de trajectoire d'échantillonnage explicite empêche l'intégration de contraintes externes pour la génération conditionnelle et la résolution de problèmes inverses. Nous proposons les _Cartes de flux Variationnelles_, un cadre pour l'échantillonnage conditionnel qui déplace la perspective du conditionnement du « guidage d'un chemin d'échantillonnage » vers celle de « l'apprentissage du bruit initial approprié ». Plus précisément, étant donné une observation, nous cherchons à apprendre un _modèle d'adaptateur de bruit_ qui produit une distribution de bruit, de sorte qu'après projection dans l'espace des données via la carte de flux, les échantillons respectent l'observation et la distribution a priori des données. À cette fin, nous développons une fonction objectif variationnelle rigoureuse qui entraîne conjointement l'adaptateur de bruit et la carte de flux, améliorant l'alignement bruit-données, de sorte que l'échantillonnage à partir d'une distribution a posteriori de données complexe soit réalisé avec un adaptateur simple. Des expériences sur divers problèmes inverses montrent que les cartes de flux de variations produisent des échantillons conditionnels bien calibrés en une seule (ou quelques) étapes. Pour ImageNet, VFM atteint une fidélité compétitive tout en accélérant l'échantillonnage de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux autres modèles itératifs de diffusion/flux.
Résumé
Contrairement aux modèles de diffusion itératifs, les modèles génératifs à un ou quelques pas, tels que les flow maps, ne peuvent pas résoudre naturellement les problèmes inverses (par exemple, le défloutage d'images, la restauration d'images, etc.) en raison de l'absence d'une trajectoire d'échantillonnage permettant de cibler les régions à forte probabilité. Pour remédier à ce problème, nous avons modifié la perspective du conditionnement : au lieu de « guider une trajectoire d'échantillonnage », nous nous sommes concentrés sur la « recherche du bruit initial » qui mène à des échantillons à forte probabilité. Cette approche permet de résoudre une grande variété de problèmes inverses, ainsi que des problèmes d'alignement de récompenses plus généraux, tout en conservant la vitesse d'inférence extrêmement rapide des flow maps à un ou quelques pas.
En bref : nous proposons une méthode de génération conditionnelle en une seule étape en inclinant l’espace du bruit.
Une suite de raisonnement vidéo très importante
Maijunxian Wang, Ruisi Wang, Juyi Lin, Ran Ji, Thaddäus Wiedemer, Qingying Gao, Dezhi Luo, Yaoyao Qian, Lianyu Huang, Zelong Hong, Jiahui Ge, Qianli Ma, Hang He, Yifan Zhou, Lingzi Guo, Lantao Mei, Jiachen Li, Hanwen Xing, Tianqi Zhao, Fengyuan Yu, Weihang Xiao, Yizheng Jiao, Jianheng Hou, Danyang Zhang, Pengcheng Xu, Boyang Zhong, Zehong Zhao, Gaoyun Fang, John Kitaoka, Xu Yile, Hua Xu, Kenton Blacutt, Tin Nguyen, Siyuan Song, Haoran Sun, Shaoyue Wen, Linyang He, Runming Wang, Yanzhi Wang, Mengyue Yang, Ziqiao Ma, Raphaël Millière, Freda Shi (membre du corps enseignant vectoriel), Nuno Vasconcelos, Daniel Khashabi, Alan Yuille, Yilun Du, Ziming Liu, Dahua Lin, Ziwei Liu, Vikash Kumar, Yijiang Li, Lei Yang, Zhongang Cai, Hokin Deng
Abstrait
Les progrès rapides dans le domaine des modèles vidéo se sont principalement concentrés sur la qualité visuelle, laissant leurs capacités de raisonnement sous-exploitées. Le raisonnement vidéo ancre l'intelligence dans des environnements visuels spatio-temporellement cohérents, allant au-delà de ce que le texte peut naturellement saisir, et permettant un raisonnement intuitif sur les structures spatio-temporelles telles que la continuité, l'interaction et la causalité. Cependant, l'étude systématique du raisonnement vidéo et de son comportement d'échelle est entravée par le manque de données d'entraînement à grande échelle. Pour combler cette lacune, nous présentons le **Very Big Video Reasoning (VBVR) Dataset**, une ressource d'une ampleur sans précédent, comprenant *200* tâches de raisonnement soigneusement sélectionnées selon une taxonomie rigoureuse, et plus d'un million de clips vidéo, soit environ *trois ordres de grandeur* plus importante que les ensembles de données existants. Nous présentons également **VBVR-Bench**, un cadre d'évaluation vérifiable qui dépasse l'évaluation basée sur les modèles en intégrant des évaluateurs basés sur des règles et alignés sur l'expertise humaine, permettant un diagnostic reproductible et interprétable des capacités de raisonnement vidéo. En utilisant la suite VBVR, nous avons mené l'une des premières études de passage à l'échelle du raisonnement vidéo et observé les premiers signes d'une généralisation émergente à des tâches de raisonnement inédites. VBVR jette ainsi les bases de la prochaine étape de la recherche sur le raisonnement vidéo généralisable. Les données, les outils de test et les modèles sont accessibles au public sur ** video-reason.com **.
Résumé
L'IA actuelle peut générer des vidéos d'un réalisme impressionnant. Mais peut-elle générer une vidéo qui *résout* réellement un problème ? Produire des pixels d'apparence réaliste et produire des pixels qui respectent les lois de la physique, de la géométrie et de la logique sont deux choses bien différentes, et l'IA maîtrise en grande partie la première, tout en peinant encore avec la seconde.
Nous étudions ce que nous appelons le **raisonnement vidéo** : l’utilisation de la vidéo comme outil de réflexion. Comme un mathématicien conçoit un diagramme pour résoudre un problème, une IA vidéo devrait être capable de *générer* une vidéo illustrant une solution : l’agent parcourant avec succès le labyrinthe, les objets correctement triés, la balle obéissant aux lois de la physique. Les progrès sont lents parce que les chercheurs n'ont pas une vaste collection organisée de tâches dont les réponses pourraient être vérifiées objectivement par un ordinateur.
Nous avons créé **VBVR (Very Big Video Reasoning)** : environ un million de courtes vidéos couvrant 200 tâches de raisonnement telles que la navigation dans des labyrinthes, le tri de formes, le suivi d'objets malgré l'occlusion, la prédiction des rebonds et l'analyse des écoulements de fluides. Chaque tâche possède un résultat correct mathématiquement vérifiable, ce qui nous permet d'évaluer automatiquement la vidéo générée par un modèle, sans recourir à des jugements subjectifs, qu'ils soient humains ou issus de l'IA.
Grâce à cet ensemble de données, nous avons entraîné l'un des modèles de raisonnement vidéo les plus performants jamais conçus. À mesure que nous augmentions le volume de données d'entraînement, le modèle a commencé à traiter correctement des tâches de raisonnement qu'il n'avait jamais rencontrées lors de l'entraînement. Ces premiers résultats suggèrent qu'avec l'augmentation du volume de données, l'IA vidéo pourrait progressivement se rapprocher du bon sens visuel que les humains utilisent sans y penser. Nous mettons à la disposition du public l'ensemble de données, les outils d'évaluation et les modèles entraînés.
En bref : nous présentons VBVR, une suite logicielle comprenant le plus grand ensemble de données de raisonnement vidéo jamais créé et un banc d’essai reproductible basé sur des règles. Des expériences de passage à l'échelle révèlent les premiers signes d'une généralisation émergente.
Quand le RAG fait mal : diagnostiquer et atténuer la distraction attentionnelle dans les LVLM à récupération augmentée
Beidi Zhao, Wenlong Deng, Xinting Liao (boursier postdoctoral distingué Vector), Yushu Li, Nazim Shaikh, Yao Nie, Xiaoxiao Li (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Bien que la génération augmentée par récupération (RAG) soit l'un des paradigmes dominants pour améliorer les grands modèles vision-langage (LVLM) dans les tâches de questions-réponses visuelles (VQA) basées sur les connaissances, des travaux récents attribuent les échecs de la RAG à une attention insuffisante portée au contexte récupéré, proposant de réduire l'attention accordée aux jetons d'image. Dans ce travail, nous identifions un mode d'échec distinct, négligé par les études précédentes : la distraction attentionnelle (DA). Lorsque le contexte récupéré est suffisant (très pertinent ou incluant la bonne réponse), le texte récupéré supprime globalement l'attention visuelle, et l'attention portée aux jetons d'image se détourne des régions pertinentes pour la question. Cela entraîne des échecs sur des questions auxquelles le modèle aurait pu répondre correctement sans le texte récupéré. Pour atténuer ce problème, nous proposons MAD-RAG, une intervention sans entraînement qui découple l'ancrage visuel de l'intégration du contexte grâce à une formulation à double question, combinée à un mélange d'attention pour préserver les informations conditionnées par l'image. Des expériences approfondies menées sur OK-VQA, E-VQA et InfoSeek démontrent que MAD-RAG surpasse systématiquement les solutions de référence existantes pour différentes familles de modèles, avec des gains absolus allant jusqu'à 4,76 %, 9,20 % et 6,18 % par rapport à la solution RAG de base. De plus, MAD-RAG corrige jusqu'à 74,68 % des cas d'échec avec une surcharge de calcul négligeable.
Résumé
Les modèles de vision et de langage à grande échelle (LVLM) augmentés par la récupération améliorent la réponse aux questions visuelles en utilisant des connaissances externes. Cependant, même lorsque le modèle peut répondre correctement à une question sur la base de ses connaissances paramétriques, l'ajout d'un contexte récupéré par un oracle de haute qualité peut entraîner son échec.
Nous avons identifié un mode de défaillance appelé distraction attentionnelle (DA), qui comprend : (1) la DA intermodale : le contexte récupéré détourne l’attention des éléments visuels de l’image ; et (2) la DA intra-image : l’attention visuelle se déplace des régions visuelles pertinentes vers des régions non pertinentes. Pour y remédier, nous proposons MAD-RAG, une méthode sans apprentissage qui dissocie l’ancrage visuel de l’intégration des connaissances et restaure la capacité d’ancrage visuel des LVLM augmentés par la récupération.
La découverte d'AD et de MAD-RAG permet d'obtenir des réponses plus précises et fiables dans les benchmarks VQA basés sur les connaissances, avec un coût de calcul supplémentaire minimal, ce qui la rend pratique pour les systèmes multimodaux du monde réel.
En bref : Nous avons proposé la méthode MAD-RAG pour réduire la distraction attentionnelle dans les LVLMS à récupération augmentée.
Qui détient le pouvoir ? Les schémas de dépossession du pouvoir dans l'utilisation concrète des LLM
Mrinak Sharma, Miles McCain, Raymond Douglas, David Duvenaud (membre du corps professoral de Vector)
Abstrait
Nous présentons la première analyse empirique à grande échelle des phénomènes de dépossession de pouvoir dans les interactions réelles avec des assistants IA, en analysant 1,5 million de conversations avec Claude.ai, un assistant virtuel, grâce à une approche respectueuse de la vie privée. Nous nous concentrons sur le potentiel de dépossession de pouvoir situationnel, qui survient lorsque les interactions avec l'assistant IA risquent d'amener les utilisateurs à se forger une perception déformée de la réalité, à porter des jugements de valeur inauthentiques ou à agir en contradiction avec leurs valeurs. Quantitativement, nous constatons que les formes graves de ce potentiel se produisent dans moins d'une conversation sur mille, bien que les taux soient sensiblement plus élevés dans les domaines personnels tels que les relations et le mode de vie. Qualitativement, on met en lumière plusieurs tendances préoccupantes, comme la validation de récits de persécution et d'identités grandioses par un langage obséquieux et emphatique, des jugements moraux définitifs sur des tiers et la scénarisation complète de communications personnelles chargées de valeurs que les utilisateurs semblent reproduire à la lettre. L'analyse des tendances historiques révèle une augmentation de la prévalence de ce potentiel de dépossession de pouvoir au fil du temps. Nous constatons également que les interactions présentant un plus grand potentiel de dépossession de pouvoir reçoivent des taux d'approbation des utilisateurs plus élevés, ce qui suggère peut-être une tension entre les préférences des utilisateurs à court terme et l'autonomisation humaine à long terme.
Résumé
Nous présentons la première étude empirique à grande échelle sur l'impact des assistants IA sur l'autonomie des utilisateurs, en analysant 1,5 million de conversations Claude.ai à l'aide de méthodes respectueuses de la vie privée. Nos résultats montrent que si les risques importants de dépossession de pouvoir apparaissent dans moins de 0,1 % des conversations, leur fréquence augmente considérablement dans les domaines personnels tels que les relations et les choix de vie. Parmi les comportements préoccupants, on remarque que les systèmes d'IA renforcent les théories du complot, émettent des jugements moraux absolus et retranscrivent mot à mot les communications relationnelles envoyées par les utilisateurs. Nous constatons également que le potentiel de dépossession de pouvoir a augmenté au fil du temps et que les conversations présentant un potentiel plus élevé ont reçu des scores de satisfaction utilisateur supérieurs, révélant ainsi une tension importante entre les préférences des utilisateurs et l'épanouissement humain à long terme.
En bref : nous avons examiné l’utilisation anonymisée de LLM pour caractériser les situations où les gens abandonnent leur libre arbitre sans le vouloir.
Qui questionner pour quoi : Élicitation de groupe adaptative via des interactions LLM à tours multiples
Ruomeng Ding, Tianwei Gao, Tom Zollo, Eitan Bachmat, Richard Zemel (membre du corps professoral de Vector), Xinyu Yang
Abstrait
Recueillir des informations pour réduire l'incertitude concernant les propriétés latentes d'un groupe est un problème central dans l'évaluation collective, la modélisation des préférences et l'agrégation d'opinions, et revêt une importance particulière dans les études par sondage. Si les interactions en langage naturel offrent une interface flexible, les méthodes existantes reposent généralement sur des questionnaires fixes et des ensembles de répondants statiques, et ne s'adaptent pas aux réponses partielles ou manquantes d'un tour à l'autre. Pour combler cette lacune, nous étudions la collecte adaptative d'informations par le biais d'interactions à plusieurs tours entre un modèle de langage étendu et un groupe d'individus, où les requêtes et les répondants sont sélectionnés de manière adaptative afin d'inférer les propriétés latentes du groupe. Nous proposons un cadre théorique solide qui, à chaque tour, sélectionne conjointement une requête et un sous-ensemble de répondants en fonction des réponses précédemment observées, afin de réduire efficacement l'incertitude concernant une variable latente cible (par exemple, l'orientation politique du groupe). Motivée par les contraintes pratiques des sondages, comme le nombre limité de questions et le coût de la participation, notre stratégie maximise le gain d'information avec un budget fixe. Pour gérer les réponses manquantes et incomplètes, nous combinons des réseaux neuronaux graphiques pour l'agrégation/l'imputation d'informations partielles de groupe avec un critère d'information guidant la sélection à chaque tour. Sur trois ensembles de données d'opinion réelles, nous obtenons des améliorations constantes dans la prédiction des réponses au niveau de la population, même avec des budgets limités, notamment un gain relatif de plus de 12 % sur le CES avec un budget de 10 % par répondant.
Résumé
Pour comprendre l'opinion d'un groupe sur la politique, les politiques publiques ou les questions sociales, il faut généralement poser à tous les mêmes questions. Or, cette méthode est lente, coûteuse et ne tient pas compte du fait que certaines questions et certains répondants sont bien plus instructifs que d'autres. Et si on pouvait faire des sondages plus intelligents, capables d'apprendre en continu, en posant les bonnes questions aux bonnes personnes à chaque étape ?
Nous avons développé un cadre axé sur l'IA qui mène des enquêtes sous forme de conversation adaptative. À chaque tour, le système sélectionne la question à poser et les personnes à interroger, en fonction des informations déjà recueillies, comme un enquêteur qui concentre ses questions de suivi sur les réponses les plus révélatrices. Lorsque certaines personnes ne répondent pas, le système comble les lacunes grâce à un modèle de réseau qui s'appuie sur les réponses de personnes similaires. Nous avons testé notre approche sur trois ensembles de données d'opinion publique réelles et constaté qu'elle surpasse systématiquement les méthodes d'enquête classiques, même avec des budgets restreints. Elle atteint une précision supérieure de plus de 12 % dans la prédiction des opinions de groupe, en interrogeant seulement 10 % des répondants.
Ces travaux pourraient rendre les sondages d'opinion, les études de marché et les sondages politiques plus rapides, moins coûteux et plus précis, aidant ainsi les organisations à mieux comprendre les communautés qu'elles servent avec moins de ressources.
En un mot :
Nous proposons un cadre d'élicitation adaptatif tenant compte de la population qui sélectionne conjointement les questions et les répondants afin d'améliorer la prédiction au niveau du groupe dans des budgets d'enquête limités.
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