当前的大语言模型本质上是预测引擎,只能找到问题的最可能解决方案,而非必然的正确答案。尽管主流模型的数学能力已有所提升,但即便是表现最佳的Gemini 3 Flash,如果用字母等级评估,也只能获得C级成绩。
隶属于在线计算器制造商Omni Calculator的研究人员使用该公司的ORCA基准测试对一系列新的AI模型进行了评估,该测试包含500道实际数学问题。
在去年11月的初始评估中,OpenAI的ChatGPT-5、Google的Gemini 2.5 Flash、Anthropic的Claude Sonnet 4.5、xAI的Grok 4和DeepSeek的DeepSeek V3.2(alpha版本)在数学问题上的表现都很糟糕,得分均在63%或以下。
最新一轮的测试对象包括ChatGPT-5.2、Gemini 3 Flash、Grok 4.1和DeepSeek V3.2(稳定版)。由于Sonnet 4.5在测试期间没有变化且后续版本尚未发布,因此没有重新评估。
在第二轮测试中,除了Grok-4.1出现倒退外,所有模型都显示出改善。
Gemini 3.1 Flash的准确率达到72.8%,比前代提高了9.8个百分点。DeepSeek V3.2达到55.2%,比alpha版本提高3.2个百分点。ChatGPT 5.2实现了54.0%的准确率,提高了4.6个百分点。而Grok 4.1则下滑至60.2%,下降了2.6个百分点。
ORCA研究员Dawid Siuda在声明中表示:"计算器是可预测的。今天问它一个问题,明年再问同样的问题,答案保持不变。AI不是这样工作的。这些系统基于模式预测下一个最可能的词。从数学角度来说,模型今天答对一个问题,明天答错是完全可能的。"
研究人员尝试用一个名为"不稳定性"的指标来评估模型响应的可变性——衡量模型在被问及同一问题两次时改变答案的频率。
Gemini 3 Flash证明最为一致,错误回答中只有46.1%会发生变化。研究人员报告称,ChatGPT在65.2%的时间里会改变答案。而DeepSeek V3.2在68.8%的错误中会改变答案。
ORCA研究人员注意到,模型性能随时间的改善在不同领域存在差异。他们表示,DeepSeek在生物与化学问题上的表现从10.5%的准确率提升到43.9%。Gemini 3 Flash在数学与转换方面的准确率达到93.2%,从83%提升而来。而Grok 4.1在健康与体育问题的准确率下降了9个百分点,在生物与化学方面下降了5.3个百分点。
研究人员推测,Grok最近的更新可能优先考虑了定量推理以外的其他能力。
研究人员注意到,计算错误现在占所有错误的39.8%,从33.4%上升,而四舍五入错误下降至25.8%,从34.7%下降。ORCA小组得出结论,AI模型在通过格式化让数学看起来正确方面越来越好,但在算术方面仍然困难重重。
"AI模型本质上是预测引擎而非逻辑引擎,"Siuda在给The Register的电子邮件中说道。"因为它们基于概率工作,它们基本上是根据之前见过的模式猜测下一个最可能的数字或单词。这就像一个学生记住了数学书中的每个答案,但从未真正学会如何加法。"
Siuda表示,我们之前就知道模型的这个特点,这一点没有改变。
"它们可能大部分时间能得到正确答案,但一旦你给它们一个独特或棘手的问题,或者多步骤任务,它们就会跌跌撞撞,因为它们实际上并没有真正计算任何东西,"他说。"用当前技术完全缩小这个差距可能是不可能的,但如果我们将大语言模型与函数调用充分结合,可能有解决的可能。"
函数调用——将算术外包给确定性来源——是解决模型数学处理能力差的一种方法。
"像Google和OpenAI这样的主要AI公司已经在这样做,让AI调用函数来进行实际计算,"Siuda解释道。"真正的头疼发生在长而复杂的问题上。AI必须跟踪每个阶段的每个小结果,通常会被压倒或困惑。"
另一个可能的改进途径可能是教导模型通过形式化证明来验证回应。正如去年11月《自然》杂志所述,Google的DeepMind开发了一种方法,通过基于使用Lean编程语言和证明助手开发的证明的强化学习,在国际数学奥林匹克竞赛中获得了银牌成绩。
但目前来说,不要相信任何AI。
Q&A
Q1:ORCA基准测试是什么?它如何评估AI模型?
A:ORCA基准测试是由Omni Calculator公司开发的评估工具,包含500道实际数学问题。研究人员用这个测试来衡量AI模型处理数学计算的能力,测试结果显示即便是表现最好的模型也只能达到70%左右的准确率。
Q2:为什么AI模型在数学计算上表现不好?
A:AI模型本质上是预测引擎而非逻辑引擎,它们基于概率工作,根据之前见过的模式猜测下一个最可能的数字或单词。就像学生记住答案但没学会计算方法一样,AI可能今天答对明天答错同一个问题。
Q3:如何改善AI模型的数学计算能力?
A:主要有两种方法:一是函数调用,让AI调用外部计算器进行实际计算;二是教导模型通过形式化证明验证回应。Google和OpenAI等公司已经在使用函数调用方法,但在处理复杂多步骤问题时仍面临挑战。
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