论文

ChainUQ:面向大语言模型的推理一致性感知不确定性量化

ChainUQ: Reasoning Consistency-Aware Uncertainty Quantification for Large Language Models

模型推理推理验证与自校正

摘要

尽管大语言模型(LLM)展现出令人印象深刻的推理能力,当中间论断与最终结论相冲突时,响应级置信度可能仍不可靠。因此,需要有效的不确定性量化(UQ)来捕捉推理链内部的逻辑不一致,而不仅仅是最终输出的正确性。当前方法有两大局限:(1)依赖token级概率,无法捕捉推理一致性;(2)缺乏利用所生成推理链的结构逻辑来动态校准置信度的机制。为推进现有研究,我们提出ChainUQ,一个面向LLM的推理一致性感知不确定性量化框架。ChainUQ包含两个关键技术组件:一个对齐感知的轻量级UQ模块,从与最终结论对齐的冻结特征中估计原始的模型内在置信度分数;以及一个推理一致性感知校准器,利用推理链一致性证据对该分数进行精炼。在多样化的分布内与分布外基准上的评测表明,ChainUQ持续改进响应级不确定性估计,AUROC平均相对提升3.1%,ECE相对降低最高达45.0%,并且无需额外微调即可直接迁移到新场景。

ChainUQ:面向大语言模型的推理一致性感知不确定性量化:论文配图
图 1:ChainUQ 概览。该框架遵循五阶段流水线:冻结的白盒 LLM 生成 CoT 推理轨迹;评判器验证答案正确性与推理一致性;进行内部特征提取;轻量级 UQ 头预测原始置信度分数 s,再由推理一致性感知的校准器将其精炼为校准后的置信度分数 ŝ;最后,模型返回结论及其校准置信度。