AIチャットボットはどのようにして人間のように「推論」するのか?イェール大学主導の研究が手がかりを提供する(How do AI chatbots ‘reason’ like humans? A Yale-led study offers clues)

2026-10-08 イェール大学

米国イェール大学のトム・マッコイ准教授らの国際研究チームは、大規模言語モデル(LLM)が言語、論理、算術、プログラミングなどの課題を処理する際、内部の数値表現に「記号的構造」が形成されていることを明らかにした。研究では、単語や数値などの要素と、それらが担う主語・目的語・分子・分母などの役割を結び付ける「テンソル積表現(TPR)」を用い、複数のニューラルネットワークの内部表現を解析した。その結果、7種類のLLMにおいて、数値ベクトルから単語間の関係や構造を読み取れることを確認した。さらに、内部表現の一部を書き換えることで、文章中の形容詞が修飾する対象を変えるなど、モデルの出力を意図的に誘導できることを示した。この成果は、LLMが情報をどのように構造化して処理するかを理解し、判断過程の解明や制御性の向上につながる。ただし、研究は人間とAIが同じ仕組みで推論することを証明したものではなく、複雑な問題への一般化や誤答の改善については、さらなる検証が必要である。

<関連情報>

人工ニューラルネットワークの出現的記号構造 The Emergent Symbolic Structure of Artificial Neural Networks

R. Thomas McCoy, Paul Soulos, Tal Linzen, Paul Smolensky
arXiv  Submitted on 30 Aug 2026
DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2608.29530

Abstract

Modern systems in artificial intelligence (AI) somehow excel in domains for which they seem poorly suited. Intelligence has traditionally been modeled as operating over structured combinations of symbols, such as logical formulas. However, the strongest modern AI systems are based on neural networks, which instead represent information in continuous vectors. Vectors seem inadequate for capturing the structure of language, logic, and other cognitive domains, yet neural networks achieve impressive performance in these areas. How do they do it? In this work, we propose a potential answer: Despite appearances, perhaps the internal representations of neural networks implicitly realize symbolic structure. In support of this hypothesis, we show that the vector representations of a variety of neural networks can be closely approximated with symbolic structures: we can replace the network’s entire representation-generating process with a closed-form equation instantiating a symbolic structure, and the network’s behavior remains largely unchanged. This finding holds for both small-scale neural networks trained to manipulate lists as well as large language models (LLMs) operating in four domains that are central in symbolic traditions: arithmetic, logic, computer code, and language. Further, our symbolic approximation allows us to modify an LLM’s behavior in targeted ways via precise interventions on its internal representations, showing that the LLM’s behavior is reliant on the symbolic structures we have identified. This work provides a potential way to reconcile longstanding symbolic conceptions of intelligence with the vector-based nature of modern AI.

1602ソフトウェア工学
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