专栏名称: AI TIME 论道
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ACL 2024|OlympiadBench: Olympiad-level 的双语、多模态的科学评测集

AI TIME 论道  · 公众号  ·  · 2024-08-04 10:00

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探索 AGI 的道路上,需要更广的能力纬度,更深的能力探索,全方面评估模型的优劣势。前有 DeepMind AlphaGeometry 在数学几何证明上达到了 IMO 金牌选手的水平,后有 AI-MO 挑战赛,探索 AI 在 IMO 竞赛上的表现。两者都在呼唤更有难度的评测集,来向大模型发起挑战,甚至是不远处的 AGI。

然而传统的数学、物理评测集随着 LLMs 和 LMMs 的快速发展,逐渐缺少挑战性,不能满足于目前研究需求,无法准确的评估当下模型的推理性能瓶颈。 近日, 我组 联合北航、曲一线智能出版中心联合发布了 OlympiadBench,一个 Olympiad-level 的双语、多模态的科学评测集 。包含 8952 条数学和物理题,这些都来自于国际奥赛、中国奥赛、中国高考题和模拟题。 根据评测,当下最好的多模态模型 GPT-4V 在 OlympiadBench 上仅达到了 17.23%。

论文信息


论文地址

🔗 https://arxiv.org/abs/2402.14008


GitHub链接

🔗 https://github.com/OpenBMB/OlympiadBench



OlympiadBench特色之处

  1. Olympiad-难度之高 :人类智慧的巅峰——奥林匹克竞赛;

  2. Multimodal-不止文字 :在传统评测集局限于文字的基础上,扩展更多的模态:图片、表格;

  3. Science-科学推理 :评估大模型在数学、 物理上的 推理能力;

  4. Bilingual-双语研究 第一个分别在高难度数学、物理上提供双语研究的评测集。


一道IMO题目



OlympiadBench的绝对优势

下表是 OlympiadBench 和相关评测集的比较,从中可以看出,OlympiadBench 有绝对优势。


和相关评测集的全面比较


  1. 奥赛级别 。我们挑选了国内外奥林匹克竞赛、国内高考题和模拟题的解答题和证明题。无论是难度还是题目形式,均和以往的评测集不同,都对模型进行高阶推理提出巨大的挑战性,

  2. 数学&物理 。在科学问题中,OlympiadBench 选择了数学、物理,这两个对人类科学极其重要的学科,其中物理的难度不亚于数学,却经常被忽略。我们收集这两个学科来推动 AGI 在科学推理上的发展。

  3. 多模态 。随着 LMMs 的快速发展,传统的评测集一般是 text-only,不满足研究需求。OlympiadBench 包含了多模态信息,同时为 LLMs 和LMMs提供挑战性的题目。

  4. 双语 。目前比较常用的评测集主要是英文,而中文环境下缺少有难度的评测集。所以我们收集了中文环境下有难度的题目,为中文大模型、中文的研究提供资源。 我们也是第一个提供双语、多模态的科学评测集

  5. 详细的数据信息 每条数据都包含了专家级别标注的解答过程,以及人工标注的细分领域、题型等等。 我们庞大的数据量也为科学推理研究提供宝贵的资源。



OlympiadBench的构建过程

OlympiadBench 的目标是建立一个代表人类智力成就顶峰的基准,从而鼓励研究人员推动大模型的数学和物理推理能力的边界。 为了实现这一愿景,我们收集了国内外奥林匹克竞赛题目以及国内的高考题目。对于奥林匹克竞赛,我们从官方下载PDF,并使用 Mathpix 转化为 markdown。我们对处理的结果进行细致的校对、修复。然后进行统一去重。最后,我们为每一条数据详细地标注了答案类型和子字段等关键信息,从而获得干净、准确和详细的数据集。


OlympiadBench构建流程


数据集 详细 信息


为了更准确全面的评估,我们针对以上五种答案题型(数值、方程、区间、表达式和有序数组)的题目,构建了一个自动评分的 Pipeline。


自动评分 Pipeline


针对每一种不同的答案类型,我们都预先进行了特殊的预处理,随后再使用Python的Sympy库将其解析为符号表达式,并在此基础上进一步地判断数学意义上的等价性。其中区间和有序数组(比如坐标)都适用同一套预处理方法,当模型回答与正确答案在这两种类型上不等价时,再依次采用对数值、方程、表达式的预处理方案。基本上所有答案在预处理后,都直接通过相减后是否小于最低允许误差(默认为1e-8)的情况来进行判断等价性,除了对方程是采用移项后相除是否为整数的方法进行判断。


等价的复杂测试样例(源自物理奥赛)


相比现有评测集常用的的精准匹配(Exact match)方法,该评分 Pipeline 更好地考虑到了答案格式的多样性,通过使用 Sympy 库对于符号表达式的支持,可以基本覆盖大部分的复杂测试样例(如上图所示)。同时,我们还考虑到了实际考试中,对于许多数值计算类的题目,是允许参赛者给出的答案与正确答案存在一定的误差,因此除了物理答案中有明确指出的误差范围,我们也根据数值计算中可能的取近似值操作,人工给出了一个大致的允许误差范围,进一步提升了该自动评分 Pipeline 的有效性。



实验结果

我们收集的题目分为证明题和解答题(可以使 Pi peline 自动评分)。 对于证明题我们进行抽样检查,以下实验结果为使用自动评分 Pipeline 的解答题的结果,下图为本实验统一采用的 prompt 模板


实验所用prompt模板


我们选了当下性能最好的几个多模态模型进行评测。如下表所示。







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