o1模型已經強到，能夠直出博士論文代碼了！

來自加州大學歐文分校（UCI）的物理學博士Kyle Kabasares，實測o1 preview+mini后發現：

自己肝了大約1年的博士代碼，o1竟在1小時內完成了。

他稱，在大約6次提示后，o1便創建了一個運行版本的Python代碼，描述出研究論文「方法」部分的內容。

雖然AI生成的代碼框架，模擬了Kabasares實際代碼功能，但它使用的是「合成數據」，并非真實的天文數據。

論文地址：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac7a38/meta

不過，o1能夠在這么短時間輸出復雜代碼，足以震撼。

視頻右下角中，Kabasares連連喊出「oh my god」，各種難以形容的動作表情，被震驚到懷疑人生。

YouTube視頻一出，便在全網掀起熱議，網友們紛紛表示太瘋狂了。

好巧不巧的是，o1在最新門薩智商測試中，IQ水平竟超過了120分。

35個智商題，答對了25道，把其他模型甩出好幾條街。

然而，這僅僅是o1模型的preview版本。

OpenAI研究人員David Dohan曾發文暗示，一個月后，o1模型還將有全新的升級版本。

屆時，還不知o1性能，將有多么逆天？！

物理學博士論文，AI 1小時直出200行代碼

2022年，物理學博士Kabasares以第一作者身份，在「天文物理期刊」發表了這篇關于，通過對天文數據建模來測量黑洞質量的論文。

當然，這篇研究不僅僅是寫代碼，但實現這段代碼，是Kabasares博士第一年的關鍵突破。

可以說，在他博士研究的階段的第一年（2018年7月-2019年4月），花費了大量時間，才讓這段代碼初版正確運行起來。

這也是，為什么o1能在1小時內，給出一個可運行的Python代碼，讓Kabasares印象深刻。

視頻中，看到o1輸出的代碼后，Kabasares緩了好大一陣兒，才開始接下來的解釋。

他向ChatGPT o1提供了論文中，「方法」部分的內容（即第4節），并提示閱讀我的論文，根據所給信息，寫出一段Python運行代碼。

他多次強調，自己沒有向o1展示自己代碼。

在于ChatGPT對話頁面中，Kabasares向大家展示，并細數了下o1是在6次提示下，完成200行代碼。

不過，他也提出警告，實際上還需要我們自己去做一些額外的工作。就像論文中這個曲線圖，還得需要在另一個軟件，比如銀河圖像軟件中完成。

當網友詢問到，有沒有可能o1就著你自己的代碼，完成的訓練？

Kabasares認為，o1輸出的200行代碼，與自己1100行代碼有著很大的不同，這是論文代碼「最簡版本」。

深夜測試，o1挑戰大學、博士物理題

為此，Kabasares又發了第二彈視頻，向所有人解釋o1可能真的沒有接受過數據訓練。

值得一提的是，他從辦公室拿到的私密文件，是由教授親自設計的天體物理學問題。

這些題目，都是Kabasares在博士期間完成的，并沒有發布到互聯網上。

他專門為o1出了一個測試集，一共有4道題目。

而在沒有訓練數據的情況下，o1輸出的結果不用說。甚至，有的題它僅在16秒內，完成了解答。

還記得，OpenAI CTO Mira Murati在接受采訪中表示，GPT-4之后的新模型將達到博士級別的智能。

o1現在的表現，已經是關鍵的一瞥。

代碼編程賽，大師級別

作為OpenAI的研究主管兼現任的IOI美國隊教練，Mark Chen分享了o1模型在Codeforces比賽上的最新進展。

在Codeforces昨天的實時比賽中，一位名為AryanDLuffy的選手使用了o1-mini模型參加比賽，結果相當驚艷。

用Mark Chen的話來說，達到了「接近大師級別的表現」。

AryanDLuffy發帖表示，自己沒有進行任何提示工程，僅僅是給出問題陳述，并告訴模型用C++解題。

7道題目中，o1-mini僅在B2、D和E2遇到了困難，其中D和E2是不少排名前50的選手也沒能得分的，也是提交人數最少的兩道題目。

最終，o1-mini幫助AryanDLuffy獲得了3922分的總成績，在超過16萬參賽者中排名277，也就是排名在前0.17%。

這遠遠超過了OpenAI自己做的基準測試結果。o1模型在他們的模擬Codeforces比賽中還只是超過了89%的人類選手。

277的排名相比AryanDLuffy本人之前的紀錄提高了158位，達到了4年來最大的進步幅度。

對此，Mark Chen和很多網友的想法是，IMO和Codeforces的競賽題也許可以作為新型的LLM基準測試。然而，Codeforces的主辦方擔心的是另一件事。

競賽創始人Mike Mirzayanov為此特地制定了一條新規：禁止使用GPT、Gemini、Gemma、Llama和Claude等各種模型來解決Codeforces競賽中的編程問題。

但是這條新規并不是要求參賽者完全摒棄AI，他們依舊可以讓模型輔助翻譯問題陳述，或者向Copilot尋求語法幫助和次要的編碼建議。

簡而言之，競賽問題的核心邏輯、算法，以及bug的診斷調試，都必須由人類選手獨立完成，CF也會進行作弊檢測。在非競爭性問題中，AI工具的使用則完全不受限制。

但也有用戶指出，作弊檢測實質上很難執行，參賽者簡單修改一下AI生成的代碼就可以「逃過法眼」。競爭性編程競賽的未來，很大程度上決定于選手們自己能否守信。

CF也表示，會持續關注AI技術的進展，并根據需要及時調整規則。

在博文中，Mirzayanov將神經網絡的進展稱為「技術奇跡」，因為不久前這些模型還很難完成競賽中最簡單的任務，但現在卻達到了不容忽視的高度。

他表示，「我們有理由相信，這種進步會持續下去，AI可能會在編程競賽領域繼續取得新的突破。」

陶哲軒實測后續

除了Codeforces，陶哲軒大神也表示，由于大家對他之前測試的興趣，因此繼續放出了一些其他的o1 preview實驗結果。

第一個實驗，是找術語。

2010年，我正在尋找「乘法積分」的正確術語，但當時沒有用搜索引擎找到。于是我轉而在MathOverflow上提出了問題，并從人類專家那里得到了滿意的答案：

14年后的今天，陶哲軒再次向o1模型提出了相同的問題，問題表述都和MathOverflow上的帖子幾乎一模一樣。

相比人類專家，o1給出的答案更加全面而且完美。不僅包含了5個可能的術語，還附上了相應的數學表示、應用領域和參考文獻。

陶哲軒表示，雖然這篇MathOverflow上的帖子可能已經包含在o1的訓練數據中了，但依舊能展現模型在語義搜索方面的強大功能，而且搜集、總結出的答案的質量可以與MathOverflow這類專業的問答網站相當。

另一個實驗則更具創造性，與陶哲軒本人的研究直接相關。

作為另一個小實驗，我給了o1我最近的博客文章的前半部分，其中總結了之前我自己能夠解決的鄂爾多斯問題的進展。

要將之前的部分進展轉換為全面的解決方案，仍缺失一些要素，我要求o1模型找到這些轉換要素，但結果有點令人失望。

本質上，模型提出的策略與博客中重述的最新研究是相同的，并針對該策略沒有提供任何創造性的改變。

總的來說，我覺得雖然LLM工具有一定的能力，可以隨機生成創造性策略，但這方面的LLM工具仍然相當薄弱。

多篇論文闡述o1運作機制，DeepMind上大分

o1模型發布不到一周，我們就已經見證了這么多驚人的用例，AI技術界對o1背后的機制和原理也是眾說紛紜。

前谷歌搜索工程師、Menlo Ventures風投家Deedy Das曾大膽猜測，其主要原理來自DeepMind一篇今年8月發表的論文。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2408.03314

論文提出，讓LLM進行更多的「測試時計算」（test-time computation），對于構建能在開放語境下操作、能實現自我提升的agent，是關鍵的一步

而這篇論文就重點研究了擴展「推理期計算」（inference-time computation）這個問題。

研究團隊分析了擴展測試時計算的兩種主要機制：（1）針對密集的、基于過程的驗證器獎勵模型進行搜索；（2）根據測試時得到的提示詞，自適應更新模型對響應的分布。

結果顯示，在這兩種情況下，對測試時計算的不同擴展方法的有效性，很大程度上取決于提示詞的難度。

基于此，研究團隊提出了一種「計算最優」擴展策略——通過為每個提示詞自適應地分配測試時計算，使測試時計算的擴展的效率提高4倍以上。

另外，在FLOPs一致的評估中，對于那些較小的基礎模型已取得一定程度非平凡成功率的問題，測試時計算可以使其超越規模大14倍的模型。

此外，HuggingFace技術主管Philipp Schmid也開列了一份論文清單，包含了o1模型可能的工作原理，主要關于通過訓練/RLHF而非提示工程，提升LLM在復雜任務上的推理性能。

這5篇論文都發表于今年或去年，可以說是代表了細分方向的前沿進展。

第一篇是斯坦福和Notbad在今年3月提出的Quiet-STaR（Self-Taught Reasoner）。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2403.09629

論文的想法來源于這樣一個直覺：在寫作和說話時，人們有時會停下來思考，但思考和推理的內容不會顯式地表達出來，而是隱含在書面文本中。

因此，理想情況下，語言模型可以學習推斷文本中未闡明的基本原理。

Quiet-STaR是對2022年發表的STaR的推廣，讓模型為每個token生成基本原理來解釋未來的文本，從而提升預測能力。

第二篇同樣是斯坦福學者和MultiOn在今年8月合作發表的AgentQ框架。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2408.07199

他們將蒙特卡羅樹搜索（MCTS）與自我批評機制相結合，并使用直接偏好優化（DPO）算法的off-policy變體對agent的交互進行迭代微調。

這種方法允許LLM agent同時從成功和不成功的軌跡中進行有效學習，從而提高在復雜的多步驟推理任務中的泛化能力。

第三篇則針對數學推理，以期提升模型的問題理解能力和「反思」能力。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2406.12050

具體來說，論文提出了一種新穎的「反思增強」方法，將問題的反思嵌入到每個訓練實例，訓練模型考慮其他可能的視角，并進行抽象和類比，通過反思性推理促進更全面的理解。

V-STaR這篇文章同樣是對STaR框架的推廣，發表于今年2月。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2402.06457

論文提出，原有的STaR方法在迭代過程中丟棄了大量不正確的解決方案，可能忽略了其中有價值的信息。

V-STaR正是要彌補這個缺陷，它同時利用了自我改進過程中生成的正確和錯誤的解決方案，用DPO訓練出一個驗證模型，以判斷生成的解決方案的正確性。該驗證器在推理時使用，從候選解決方案中進行選擇。

實驗發現，運行V-STaR進行多次迭代，可以逐漸訓練出性能更好的推理模型和驗證模型。

Let's Verify Step by Step這篇論文，便是由AI大牛Ilya帶隊完成。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2305.20050

論文中，主要探討了大模型在復雜推理中，如何優化訓練策略的問題，尤其是，如何利用CoT進行思考。

他們提出了過程監督方法（process supervision），由此訓練的一種全新模型，在解決數學問題上取得了突破。

這一策略的強大之處在于，比起結果監督，在推理過程中逐步獎勵，進而讓模型性能顯著提升。

除了推特帖中一開始涉及的5篇，Schimid還在HuggingFace上單開了一個網頁，持續搜羅相關論文，目前已經涵蓋了7篇。

https://huggingface.co/collections/philschmid/llm-reasoning-papers-66e6abbdf5579b829f214de8

o1能否實現自我提升

Jim Fan在一篇分析帖中指出，o1模型給我們帶來的關鍵見解是這兩條曲線的齊頭并進——訓練時的scaling law和推理時的scaling law，而后者才是真正戰勝收益遞減的關鍵因素。

此外，他還cue到了兩篇論文，能夠解決我們關于「o1自我提升能力」的疑問。一篇是Meta和NYU在今年1月提出的「自我獎勵的語言模型」。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2401.10020

這篇文章基于一個非常簡單的想法：對同一個LLM進行提示，引導它生成響應并自我獎勵，進行迭代自舉。

論文稱，獎勵建模能力不再屬于一個固定、獨立的模型，而是可以跟隨主模型的步伐提升。但有趣的是，最多3次迭代之后，依舊會出現模型飽和。

對此，Jim Fan的想法是，作為評論者（critic）的獎勵模型，提升速度小于作為行動者（actor）的生成模型，因此盡管二者都在提升，最多3輪迭代后，后者就會追上前者，達到飽和。

另一篇文章是DeepMind去年8月就發表的ReST（Reinforced Self-Training），其實驗結果也很類似：在達到收益遞減前，最多進行3輪迭代。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2308.08998

這兩篇論文似乎證明了，評論家和行動者之間不存在可持續的能力差距，除非引入外部驅動信號，比如符號定理驗證、單元測試套件或編譯器反饋。

但這些都是特定領域的高度專業化的內容，要想實現我們理想中的LLM的通用自我提升，還需要發掘和探索更多的研究想法。