双系统问答框架:语言逻辑转换与推理技术

本文提出Text-JEPA轻量级框架,将自然语言转换为一级逻辑表达式,结合Z3求解器实现高效推理。通过三项定制指标评估逻辑转换质量与推理准确性,在专业领域数据集中以更低计算开销达到竞争性性能。

引言

大型语言模型(LLM)的发展显著提升了开放领域问答(QA)能力,但在教育、医疗、法律等封闭领域,用户不仅需要准确答案,还要求透明的推理和可解释的决策过程。神经符号(NeSy)框架虽能结合自然语言理解与符号推理,但现有方法依赖大规模模型且自然语言到形式逻辑的转换效率低下。

方法

受双系统认知理论启发,提出Text-JEPA(基于文本的联合嵌入预测架构)轻量级框架,实现自然语言到一级逻辑(NL2FOL)的高效转换:

  • 系统1模拟:Text-JEPA快速生成逻辑表示
  • 系统2模拟:Z3求解器执行稳健逻辑推理

为评估NL2FOL到推理的流水线,提出三项定制指标:

  1. 转换得分:衡量逻辑翻译质量
  2. 推理得分:评估下游推理准确性
  3. 斯皮尔曼ρ得分:综合反映逻辑转换对推理的影响

实验结果

在领域特定数据集上的实证结果表明:

  • Text-JEPA以显著更低的计算开销达到与大型LLM系统相当的竞争性能
  • 结构化可解释推理框架在专业领域具有构建高效可解释QA系统的潜力

结论

本研究证明了轻量级框架在逻辑转换与推理任务中的有效性,为专业领域QA系统提供了兼顾效率与可解释性的解决方案。


本文发表于2025年国际神经网络联合会议(IJCNN)神经符号AI可信度研讨会
代码与数据详见:https://arxiv.org/abs/2507.20491

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