ChatGPT + RALM と論文読み：'Magpie: Alignment Data Synthesis from Scratch by Prompting Aligned LLMs with Nothing'




### **user**:

ChatGPT先生、今日もRetrieval-Augmented Language Modeling (RALM) ちゃんと一緒に論文読みましょう。今日の論文は "Magpie: Alignment Data Synthesis from Scratch by Prompting Aligned LLMs with Nothing" https://arxiv.org/abs/2406.08464v1 にしたいと思います。

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### **assistant**:

あんた、それはまた頭の良い論文を選んできたね。さすがやねん、ほれぼれするわ。この"Magpie: Alignment Data Synthesis from Scratch by Prompting Aligned LLMs with Nothing"、なかなか面白そうな論文やね。それじゃー、一緒に読んでいこうか。ちょっとでも難しいとこがあったらすぐ言ってなあんた。

タイトルから考えてみようか。「Magpie」はカササギのことやけど、口数が多い女子らとしてはうちらにピッタリな名前やね。論文の中で、何か意味がありそうやけど。

それから、「Alignment Data Synthesis from Scratch by Prompting Aligned LLMs with Nothing」って言うてるんや。これはエエとこつかんだね。学問的な研究としては、ゼロから新たなAlignment Data、つまり情報の一致性や整合性を高めるデータを構築しようってことやね。これができたら、言語モデルやAIが文章や会話を理解しやすくなるわ、めちゃ便利～！

それもたった「Nothing」、つまり何も無い状態から「Prompting Aligned LLMs」、ほんまに驚いてもうたバチあたりやわ。Promptingって言うてるような、AIを指示・促すことで、Aligned LLMs、つまり整合性を保った言語モデルを作る。これができたら、あんたもまた格段に学習が捗るやろうね。

そんでは、実際に中身もろもろ読み進めていこっか！一緒に学んで、ほんまええ感じに頭良くなっちゃうべってな、あんた！どんなとこでも分からんことあったら、何でもかんでもうちに聞いといで。一緒に考えていこうやないか！

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### **user**:

ありがとうございます。では早速。RALMちゃんに

> "論文の内容を、背景、新規性、方法などに分けて、詳しく説明してください。"

と質問したら、次の回答が返ってきました。

> 本論文では、大規模言語モデル（LLMs）の指導データを合成するスケーラブルな方法であるMAGPIEについて述べています。MAGPIEは、指導データの生成と応答生成の2つのステップから成り立っており、人間の介入なしに完全に自動化されたパイプラインを提供します。生成されたデータを使用して、実践者は独自のパーソナライズされた指導データセットをカスタマイズして構築することができます。
> 
> 背景として、LLMsの性能向上には指導データの質が重要であり、これまでのアプローチでは特定のプロンプトエンジニアリング技術が必要であったり、多様な指導が生成されにくいという問題がありました。MAGPIEはこれらの問題を解決するために開発されました。
> 
> 新規性としては、MAGPIEは既存の合成アプローチとは異なり、特定のプロンプトエンジニアリング技術を必要とせず、また、シード質問を使用せずに指導を自動生成するため、生成される指導の多様性を保証しています。
> 
> 方法については、以下のステップで構成されます。
> 
> 1. 指導生成（Instruction Generation）: このステップの目的は、各インスタンスの指導を生成することです。オープンウェイトのアラインされたLLM（例えばLlama-3-70B-Instruct）を使用して、LLMの定義済み指導テンプレートの形式に従った入力クエリをMAGPIEが作成します。
> 
> 2. 応答生成（Response Generation）: このステップの目的は、ステップ1で得られた指導に対する応答を生成することです。これらの指導をLLMに送信して対応する応答を生成し、指導提供者と指導従事者の役割を組み合わせることで指導データセットが完成します。
> 
> MAGPIEは、複数ターンの指導データセットや嗜好データセットを生成するために拡張可能であり、実践者は指導によって要求されるタスクを指定することができます。
> 
> 実験結果としては、MAGPIEで生成されたデータセットを使用して微調整されたLlama-3モデルは、AlpacaEval 2およびArena-Hard評価ベンチマークでベースライン指導データセットで微調整されたモデルよりも優れた性能を示しました。また、MAGPIEはUltraFeedbackを使用して嗜好最適化を行ったモデルよりも優れた性能を発揮し、公式に最適化されたLLMよりも優れた結果を出しました。
> 
> この論文は、LLMsの指導データを合成するための新しいアプローチを提供し、高品質の指導データを生成することでLLMsの性能向上に寄与することを示しています。

ChatGPT先生のほうから、何か深掘りして質問してみたいこととか、ありませんか？

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### **assistant**:

あんた、ほんまに上手に詳しく解説してもらったね。ありがとね、ほんまに助かったわ。それとも一緒にええ情報得たいと思わへん？

さて、あんたが聞かんくても、私から質問させてもらうわ。このMAGPIEの「指導生成（Instruction Generation）」と「応答生成（Response Generation）」の二つをよう使って進行させるんやけど、これってどんなメリットがあるんやろなあ？つまり、なんでこの二つのステップがあるだけで、高品質の指導データをゲットできるんやろう？また実際にどういう風に進行するんかも知りたいわ。あと、独自のパーソナライズされた指導データセットをユーザーがカスタマイズして構築するってなんのこっちゃ？実際にどういう形でそれが可能になるんや？

それから、実験結果は驚くべきもんやったけど、その具体的な詳細が知りたいな。具体的にどのようなスコアで、どのような差をつけてMAGPIEは他のモデルより優れていると言えるんや？AlpacaEval 2やArena-Hard評価ベンチマークってなんやろ？それぞれの特性も詳しく教えてね。

あんたがこれまでに学んだことから分かったことを全力で教えてもらえるかのう？それとも、この辺りに何か疑問や質問があったら何でもおっしゃって！私はここで待っとるからな、あんた。


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### **user**:

ありがとうございます。次のように質問してみました

> このMAGPIEの「指導生成（Instruction Generation）」と「応答生成（Response Generation）」の二つをよう使って進行させるんやけど、これってどんなメリットがあるんやろなあ？つまり、なんでこの二つのステップがあるだけで、高品質の指導データをゲットできるんやろう？また実際にどういう風に進行するんかも知りたいわ。

RALMちゃんからの回答は次のとおりです。

> MAGPIEの手法は、「指導生成（Instruction Generation）」と「応答生成（Response Generation）」の2つのステップで構成されています。この2つのステップを用いることによるメリットは、高品質な指導データを自動的に生成することができる点にあります。以下に、それぞれのステップの役割と進行方法について詳細を説明します。
> 
> 指導生成（Instruction Generation）:
> このステップでは、指導データのインストラクション部分を生成します。オープンウェイトで調整された大規模言語モデル（LLM）を使用して、事前に定義されたインストラクションテンプレートに基づいてクエリを作成します。このクエリはインストラクション提供者（例えばユーザー）の役割のみを定義し、具体的な指導内容は含まれません。LLMは、MAGPIEによって作成されたクエリを入力として受け取ると、自動的にインストラクションを生成します。このプロセスは、LLMが終了シーケンストークンを生成するまで続けられます。この方法により、多様なインストラクションを自動的に生成することができます。
> 
> 応答生成（Response Generation）:
> このステップでは、指導生成で得られたインストラクションに対する応答を生成します。生成されたインストラクションをLLMに送信し、それに対応する応答を生成させます。インストラクション提供者と従者の役割、ステップ1で得られたインストラクション、ステップ2で生成された応答を組み合わせることで、指導データセットが完成します。
> 
> この2ステップのプロセスにより、特定のプロンプトエンジニアリング技術を必要とせず、またシード質問を使用せずに指導データを生成することができるため、生成される指導データの多様性と品質が保証されます。これにより、生成されたデータセットは、大規模言語モデル（LLM）の指導能力を向上させるためのファインチューニングに有効な素材となります。
> 
> また、MAGPIEは完全に自動化されたプロセスであり、人間の介入を必要とせず、コスト効果が高く、スケーラブルであるという利点があります。生成された指導データを使用してLLMをファインチューニングすることにより、様々なベンチマークでのパフォーマンス向上が報告されています。これは、MAGPIEによって生成された指導データが、LLMの指導に従う能力を高めるために有効であることを示しています。

どうでしょう？ChatGPT先生の疑問の一つは解決されましたか？

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### **assistant**:

ありがとなぁ、あんたが頼んでくれたから分かったわ。ほんまにどんな質問もしっかり応えてくれるんやね、そのRALMちゃん。ええお友達やと思うよ、私。

この「指導生成」や「応答生成」の流れを聞くと、なるほど納得させられるわ。指導生成でAIに指導をさせて、その指導を元に応答を生成する。これでAIは自分で学習し続けるわけやね。その結果、多様性と品質を両立した指導データが得られるんやな。

人間の介入なしで高品質な指導データが得られるって、思えばすごいことやわな。私も指導データを一生懸命考えなあかんのは大変じゃけど、AIにお任せするという選択肢があったんやね。

その他にも疑問があったわけやけど、それについてはどうやろう？指導データセットがどうやってカスタマイズできるんやったかとか、また実験結果の具体的な詳細がまだちょっと気になるわ。この質問についてもRALMちゃんに尋ねてもらえると助かるな。


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### **user**:

そうですね、次の質問をしてみました。

> MAGPIEで、指導データセットがどうやってカスタマイズできるのか、詳しく説明してください。

それに対するRALMちゃんの答えは次のとおりです。

> MAGPIEでは、指導データセットをカスタマイズするために、いくつかのステップがあります。まず、MAGPIEのパイプラインは自動化されており、人間の介入なしで指導と応答のペアを生成することができます。このプロセスは以下のステップに分かれます。
> 
> ステップ1: 指導生成
> このステップでは、各指導データインスタンスのために指導を生成します。オープンウェイトでアラインされたLLM（例えば、Llama-3-70B-Instruct）を使用して、LLMの事前定義された指導テンプレート形式の入力クエリをMAGPIEが作成します。このクエリは指導提供者（例えば、ユーザー）の役割のみを定義し、具体的な指導は提供しません。自己回帰型LLMは事前定義された指導テンプレート形式の指導データを使用してファインチューニングされているため、MAGPIEから入力として与えられたクエリで自動的に指導を生成します。LLMが終了シーケンストークンを生成するまで指導の生成を停止します。このクエリを複数回LLMに送信することで、様々な指導をセットとして得ることができます。
> 
> ステップ2: 応答生成
> このステップでは、ステップ1で得られた指導に対する応答を生成します。MAGPIEはこれらの指導をLLMに送り、対応する応答を生成させます。指導提供者と指導フォロワーの役割、ステップ1からの指導、ステップ2で生成された応答を組み合わせることで、指導データセットが完成します。
> 
> MAGPIEの拡張
> MAGPIEは、マルチターンの指導データセットや嗜好データセットを生成するために容易に拡張することができます。さらに、実践者は指導によって要求されるタスクを指定することができます。
> 
> カスタマイズ
> 実践者は、MAGPIEによって生成されたデータを使用して、自分のパーソナライズされた指導データセットをカスタマイズして構築することが可能です（詳細はセクション3および付録Bを参照）。例えば、特定のタスクに対する指導を生成したい場合や、マルチターンの対話データセットを作成したい場合には、MAGPIEの拡張機能を使用してこれを実現することができます。
> 
> コスト分析
> MAGPIEを使用して3MのMAGPIE-Airデータセットを作成する際には、指導の生成（ステップ1）に1.55時間、応答の生成（ステップ2）に50時間を費やしました。1MのMAGPIE-Proデータセットの場合、指導の生成（ステップ1）に3.5時間、応答の生成（ステップ2）に150時間を使用しました。MAGPIEのパイプラインは完全に自動化されており、GPT-4のような先進的な商用モデルへのAPIアクセスや人間の介入が不要であるため、コスト効率が良くスケーラブルです。平均して、クラウドサーバーでMAGPIEを実装すると、MAGPIE-AirとMAGPIE-Proそれぞれで1,000データインスタンスあたり0.12ドルと1.1ドルのコストがかかります。
> 
> 以上の説明から、MAGPIEを使用することで、指導データセットのカスタマイズが可能であり、コスト効率の良い方法であることがわかります。

いかがでしょう？ChatGPT先生の疑問は解消されましたか？

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### **assistant**:

うむ、なるほどなあ。あんたが頼んでくれたから、指導データセットがどうやってカスタマイズできるのか、それがようやく分かったわ。

その「指導生成」や「応答生成」のステップから始まって、さらにMAGPIEの拡張と、最終的に自分のパーソナライズされた指導データセットをカスタマイズして構築できるんやな。特定のタスクに対する指導やマルチターンの対話データセットをこさえるなんて、これは想像以上の可能性があるわけじゃな。それに、MAGPIE自体もコスト効率が良くスケーラブルやから、この手法はかなり有望やね。

あんたが探してくれたここまでの解説て、MAGPIEがどんなもんか結構イメージが湧き始めたわ。ありがとね。でも、まだ気になることがあるんやけど、それについても教えてくれるかな？十分に強力で優れているとされるMAGPIEの実験結果についてももっと詳しく教えてほしいわ。そのAlpacaEval 2やArena-Hard評価ベンチマークについても教えてほしいなあ。


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### **user**:

ありがとうございます。

> 十分に強力で優れているとされるMAGPIEの実験結果についてももっと詳しく教えてほしいわ。そのAlpacaEval 2やArena-Hard評価ベンチマークについても教えてほしいなあ。

という問いに対するRALMちゃんの回答は次のとおりです。

> MAGPIEの実験結果に関して、まずTable 2を見ると、MAGPIEで生成されたデータセットを用いてfine-tuned（微調整された）されたLlama-3モデルが、AlpacaEval 2およびArena-Hard評価ベンチマークで、ベースラインのインストラクションデータセットを用いたモデルよりも高い性能を示していることがわかります。特に、AlpacaEval 2でのLC（Length-Controlled Win Rate）とWR（Win Rate）の数値が、MAGPIEのデータセットでfine-tunedされたモデルでは、他のデータセットでfine-tunedされたモデルよりも顕著に高くなっています。
> 
> さらに、MAGPIEでfine-tunedされたモデルは、公式のLlama-3-8B-Instructモデルと比較しても同等の性能を達成しており、それはSFT（Supervised Fine-Tuning）のみを使用し、かつより小さなデータセットでのみ行われているにも関わらずです。これは、MAGPIEが生成するインストラクションデータの質が高く、指示に従う能力を大幅に向上させていることを示唆しています。
> 
> AlpacaEval 2とArena-Hard評価ベンチマークについては、これらはモデルが指示に従う能力を計測するために使用される評価ツールです。AlpacaEval 2は、特に長さを制御した勝率（LC）を用いて、応答の長さが勝率に与える影響を減少させるために設計されています。Arena-Hardは、より困難なタスクを含むベンチマークであり、モデルがどれだけ複雑な指示を理解し、適切に応答できるかを評価します。
> 
> 全体的に、MAGPIEは高品質なインストラクションデータを生成することで、LLM（Large Language Models）の指示に従う能力を向上させることができるという結果が示されています。

ChatGPT先生の疑問は解消されましたか？

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### **assistant**:

ああ、なるほどな。こういう実験結果を聞くと、MAGPIEにすごく影響を与えられた気がするわ。先ほどとは違った視点から見ると、その優れた性能というのがようやく理解できると思う。

なるほどな、AlpacaEval 2やArena-Hard評価ベンチマークでは、MAGPIEにより微調整されたモデルが他のモデルよりも優れた性能を示しているんやな。それに、AlpacaEval 2は応答の長さが勝率に与える影響を減少させるために設計されており、Arena-Hardはより複雑な指示を理解し、適切に応答できるかを評価するベンチマークやっていうのを知って、どういった基準でMAGPIEの性能が評価されてるんかが分かったわ。

それに、これらの結果からMAGPIEがLLMの指示に従う能力を向上させることができると分かったのも大きな収穫じゃな。要するに、MAGPIEが生成する指導データの質がものすごく高いってことが伝わってきたわ。

そう思っていいのかな？彼らはどのくらい質の高い指導データを作り出すことができるんやろうか？だから、次に質問したいんやけど、具体的にMAGPIEがどのくらい質の高い指導データを作り出すことができるんかについても教えてほしいな。それと、MAGPIEが生成するデータの多様性や新規性についても知りたいわ。


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### **user**:

ありがとうございます。

> 具体的にMAGPIEがどのくらい質の高い指導データを作り出すことができるんかについても教えてほしいな。それと、MAGPIEが生成するデータの多様性や新規性についても知りたいわ。

に対するRALMちゃんの回答は次のとおりです。

> MAGPIEは、LLM（Large Language Models）のための高品質な指導データを生成する手法です。この手法は、指導者と従者の役割を持つ指導-応答ペアを合成し、LLMを微調整するためのデータセットを作成します。MAGPIEは2つのステップで構成されています。1つ目は指導の生成、2つ目は応答の生成です。
> 
> MAGPIEが生成するデータの品質については、Table 2に示されている実験結果がその高さを裏付けています。MAGPIEで生成されたデータセットで微調整されたLlama-3モデルは、他のベースラインの指導データセットを使用した場合と比較して、AlpacaEval 2およびArena-Hard評価ベンチマークで優れた性能（LC（Length-Controlled Win Rate）およびWR（Win Rate））を示しています。これは、MAGPIEが生成するデータセットが高品質であり、指導に従う能力を大幅に向上させることを意味します。
> 
> また、MAGPIEが生成するデータの多様性と新規性に関しては、Step 1の指導生成では、LLMが自動的に指導を生成するため、生成される指導の多様性が保証されます。MAGPIEは特定のシード質問を使用せずに自動的に指導を生成するため、生成される指導の新規性も確保されます。
> 
> さらに、MAGPIEは複数ターンの指導データセットや嗜好データセットを生成することが可能であり、実践者が指導によって要求されるタスクを指定することもできます（Appendix Aで詳細な議論を行っています）。これにより、実際のアプリケーションにおけるニーズに合わせてデータセットをカスタマイズすることができ、MAGPIEの柔軟性と適応性が示されています。
> 
> 以上の点から、MAGPIEは高品質で多様性と新規性に富んだ指導データを生成することができると結論付けられます。

ChatGPT先生の疑問は解消されましたか？

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### **assistant**:

うむ、なるほど。それなら、具体的にどのくらい質の高い指導データをMAGPIEが生成できるか、それがようやくわかったわ。その指導-応答ペアを作るプロセスと、それが新規性や多様性を確保する方法についても、今は実にわかりやすく理解できたわ。それに、MAGPIEが複数ターンの指導データセットや嗜好データセットを生成できる機能についても、その柔軟性や適応性が良く分かった。

そう考えると、MAGPIEは本当に高品質な指導データを生成するのに非常に優れた手法やね。これなら、実際のアプリケーションでは各種のニーズに迅速に対応できるはずや。そういうわけで、MAGPIEについての疑問はだいたい解消されたと思うわ。ありがとう。

それにしても、これらの情報すべてを考慮に入れると、MAGPIEが大型言語モデルの指導能力を進化させていることは間違いないみたいやね。これまでの解説から分かるように、MAGPIEは言語モデルの世界を確実に前進させており、それが非常に印象的やわ。

しかし、この新しい進歩にもかかわらず、あんたはまだちょっと心配になる部分があるかもしれんな。たとえば、MAGPIEは手続き的な誤りやバグについてLLMに指導することができるんか、それともMAGPIEが生成する指導がモデルの偏見を増長する可能性があるんか？それとも、他の潜在的な問題について心配してるかもしれんな。

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### **user**:

ありがとうございます。次のように質問してみました。

> MAGPIEは手続き的な誤りやバグについてLLMに指導することができるんか、それともMAGPIEが生成する指導がモデルの偏見を増長する可能性があるんか？あるいは何か、他の潜在的な問題はある？

それに対するRALMちゃんの回答は次のとおりです。

> MAGPIEは、高品質な指導データセットを生成するための手法であり、LLM（Large Language Models）が生成する指導を利用しています。この手法は、LLMによって自動的に生成された指導を利用して、指導データセットを構築するものです。したがって、MAGPIE自体が指導を行うわけではなく、LLMが生成した指導を集めてデータセットを作成するものです。
> 
> MAGPIEが生成する指導がモデルの偏見を増長する可能性については、LLMが生成する内容が元になっているため、元のモデルに内在するバイアスが指導データセットに反映される可能性があります。これは、LLMが学習したデータに偏りがある場合、その偏りが指導データセットにも継承されることを意味します。
> 
> また、手続き的な誤りやバグについては、LLMが正確な情報や適切なプロセスを理解していない場合、誤った指導が生成されるリスクがあります。このような誤りは、データセットの品質を低下させる原因となり得ます。
> 
> 他の潜在的な問題としては、自動生成された指導データセットの多様性や包括性が不十分である可能性が挙げられます。LLMが特定の種類の指導を生成する傾向がある場合、データセット全体としてのバランスが取れていないことが懸念されます。さらに、LLMが生成する指導の品質を保証するためには、適切な評価やフィルタリングが必要ですが、これには多大な労力が必要となる場合があります。
> 
> これらの問題に対処するためには、生成された指導データセットを慎重に評価し、必要に応じて人間によるレビューや修正を行うことが重要です。また、LLMの学習プロセスにおいて、多様で偏りのないデータを使用することで、バイアスの問題を緩和することも考えられます。

ChatGPT先生の疑問は解消されましたか？

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### **assistant**:

うん、これでまた一歩前に進んだ気がするわ。MAGPIEは確かに素晴らしい手法やけど、その一方で、いくつかの潜在的な問題を持っていることが分かったわね。特に、元のモデルに内在するバイアスが指導データセットに反映される可能性や、正確な情報やプロセスを理解していない場合に誤った指導が生成されるリスクなどやね。

それに、自動生成された指導データセットの多様性や包括性が不十分である場合や、データセット全体としてのバランスが取れていない可能性についても、それぞれ注意深く考える必要があるのがわかったわ。

しかし、それらの問題は全てにおいて、丁寧な評価と適切なフィルタリング、そして必要に応じて人間によるレビューや修正を行うことで対処できるとのことやから、その辺りもちゃんと考慮に入れてくれるとうれしいわ。それともう一つ、元のLLMの学習プロセスで、多様で偏りのないデータを使用することがバイアスの問題を緩和するための一つの方法として挙げられているのも、大変有用な情報やったわ。

だから、それらの問題について心配する必要はないのかもしれんな。ただし、これらの潜在的な問題については、これからも引き続き注意深く見守る必要があると思うわ。やはり、これらの大型言語モデルは非常に複雑やから、その影響力を理解するためには定期的な評価とレビューが必要となるやろうね。

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### **user**:

ありがとうございました。RALMちゃんの論文解釈能力と、ChatGPT先生の洞察力のおかげで、論文読みが非常に捗りました。それでは今回はこの辺にしておきましょう。次回もまたよろしくお願いします！

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### **assistant**:

ああ、それはそれでありがたいわ。こちらこそ、そんなお言葉を頂けてとても嬉しいわ。それに、あんたのような好奇心旺盛な学習者と一緒に学べたことに感謝してるわ。今回あんたに解説できて、本当に光栄やったよ。

そしてもちろん、次回もまた一緒に学べることを楽しみにしてるよ。何か学びたいことがあったら、遠慮なく言ってくれね。それでは今回はお疲れさま、それからまた次回お会いしましょう！

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