Знания без практики — мертвы | Разница между «декларативной» и «процедурной» памятью у LLM

Дисклеймер: Я думаю, что любой человек понимает и чувствует на кончиках пальцев разницу между «заучить» и «набить руку». Каждый это проживал много раз, каждый знает, как это происходит и почему именно так и никак иначе прививаются «навыки и экспертиза». В этой статье я попытаюсь:
1) поднять вопрос о том, почему текущие подходы к обучению ^[1] LLM заставляют модель «заучивать ответ»
2) объясню со своей точки зрения ^[2], где и в каком виде я вижу разницу между «декларативной» и «процедурной» памятью ^[3] у LLM
3) предложу подход, как пересмотреть и переструктурировать обучение LLM, чтобы натренировать именно «навык» программированию

Сразу отмечу… Что наши разработчики (дрессировщики) LLM в лице Сбера и Яндекса, сейчас вполне могут прислушаться к наблюдениям и взять их на вооружение. Кто первый научит модели программированию «по-новому» может получить существенно более качественную модель для разработки. Модель, которая… а что она будет уметь и чем она будет отличаться, читайте далее в статье. Самая сложная и трудоемкая задача, это подготовить дата-сет, и она вполне автоматизируемая. Кто первый встал, того и тапки.

О какой проблеме я говорю? (знать финальный код ≠ уметь к нему прийти)

Сначала давайте вспомним, что это за виды памяти в нейронауке:

• Декларативная – это знание «о чём-то». Знание фактов, теорий, концепций. Можно вспомнить и рассказать. Позволяет вспомнить конкретный результат. Когда мы говорим «я выучил томик стихов Пушкина» – мы говорим про декларативную память.

• Процедурная – это знание «как делать». Навык, который прошит в «мышечной памяти» и позволяет воспроизвести процесс. Зачастую мы можем это воспроизвести, но сложно передать словами «как». Когда мы говорим «я научился писать стихи» – мы говорим про процедурную память.

Уже на этом этапе, скорее всего, большинство вспомнило или поняло о чем я говорю. И большинство от этого большинства сейчас закатило глаза… Как же это применимо в LLM?

Позиционируемся: Я утверждаю, что весь мир сейчас учит LLM программированию в декларативном формате. Точнее заставляет «заучивать результат». LLM может с пол пинка воспроизвести готовый программный модуль на любую функцию, готовый текст любой статьи, пересказать любую книгу и научную работу, воссоздать готовую формулу. И все это проявления «декларативной памяти». (примечание: давайте не будем тут заострять внимание ^[4] на качестве воспроизведения готового результата и галлюцинациях, статья не про это)

Механика обучения: модель учат в режиме «предсказание следующего токена», и учат их на скармливании просто результирующих файлов с Github. Дают все коды, какие есть сейчас в репозиториях, и прогоняют, пока модель не научится отлично предсказывать «среднее по больнице». И среднее тут получается просто как данность, нельзя заучить все на свете и не прийти к выдаче среднего от всего заученного. С горем пополам люди научились копаться в знаниях этого «библиотекаря». Вот только… как же это мешает кайфовать от вайб-кодинга…

Углубленное отступление: В результате каких мыслей и бесед я удостоверился в этом понимании? Я тут, на досуге, описываю, насколько это возможно, «формулу инсайта» (Aha-moment) и вышел на долгое обсуждение, знает ли модель все то, о чем я ей пишу. И ответ был неоднозначным. Если попросить модель «вспомнить ТРИЗ (Теория решения изобретательских задач)», то модель отлично его процитирует. Но будет ли она его применять в ответе? Точно нет. А сможет ли применить, если об этом явно попросить в запросе? Скорее нет, чем да. У нее нет дата-сета, где человек подробно расписал бы, как шаг за шагом он размышляет, чтобы применить это в процессе предсказания следующего токена.

Когда я закончил этот диалог, я провел параллели с навыком программирования… И словил тот самый Aha-moment, который и послужил импульсом для написания данной статьи.

А не заблуждаюсь ли я в том, что в LLM есть «место» для этих двух видов памяти?

Давайте начнем с того, что вообще есть в LLM. Опишу на простом уровне:

• Базовые веса модели (слои MLP / Feed-Forward слои). Это матрица весов, в которой закодирована вся библиотека знаний человечества. Они формируются базовым пред-обучением, когда через модель прогоняют готовые тексты и заставляют предсказывать следующий токен.

• Головы внимания (Attention heads). Это динамические механизмы, которые оперируют матрицами запросов, ключей и значений. Они определяют, как модель связывает токены между собой в контексте конкретной задачи, на что она обращает внимание в тот или иной момент. Хотя они закладываются еще на пред-обучении, их тонкая калибровка происходит на последующих этапах «до-обучение по инструкциям» и «дрессировка с обратной связью».

Именно эти две компоненты LLM и являются местом реализации тех самых двух видов памяти. Думаю, что вы уже сами поняли аналогию:

• Декларативная память – это базовые веса модели в чистом и незатейливом виде. Модель через эти веса вспоминает все то, что мы попросили ее выучить, и законы юриспруденции, и структуру открытых библиотек python, и письма критиков Ван Гога, и археологические тексты древних народов. Эта компонента позволяет «продолжить текст», пересказать.

• Процедурная память – это откалиброванные головы внимания. Именно тут хранится умение строить причинно-следственные связи (отдельные виды голов). Именно тут хранится умение строить грамматически корректные предложения (структура подлежащее + сказуемое + прилагательное и т.п.). Именно тут хранится умение извиняться и вообще выдрессированная привычка «быть полезным».

И да… именно тут «должен храниться» навык программирования, а точнее разработки приложений. Сейчас весь мир и ИИ-сообщество научились заставлять LLM заучивать код. Но…

Блин, как же это наивно… Ждать, что тот, кто помнит все стихи мира, умеет их писать… Хотя нет, так нельзя говорить, я сам к этой мысли пришел лишь сегодня. Так что… Давайте считать, что это потенциальное место, в котором у нас есть возможность догнать или обогнать мировое ИИ-сообщество (да, я тут опять обращаюсь к разработчикам Яндекса и Сбера, вы единственные, кто обладает мощностями и финансами, чтобы это сделать)

Критикуешь? Предлагай!

Дальше я буду писать, обозначая свое личное отношение к написанному.
Утверждаю – это ИМХО (истинное мнение хрен оспоришь).
Предполагаю – это мои умозаключения и ожидания.

Во-первых, нужно учить не по результату, а учить на цепочках «исходный код» + «ошибка» + «разбор ошибки» + «патч». И все составляющие тут важны.

Я утверждаю, что учить подобным правкам – единственный способ привить «навыки» аккуратных правок. Тут важно различать «привитый нативный навык» и «выстроенный оркестрацией и промптами процесс». В первом случае модель будет самостоятельно ждать и формулировать разбор ошибки ^[5] и применять точечный патч, во втором это регулируется промптом и больше схоже с «работой в режиме сверки с регламентом».

Я предполагаю, что можно взять цепочку «исходный код» + «ошибка» + «разбор ошибки» + «патч». Это уже пространство для творчества ^[6]. Каждый разработчик LLM соберет свой дата-сет в своей структуре. Кто-то это все увяжет в предопределенные названия тулзов и ответы тулзов, кто-то соберет через ТЗ и его согласование.

Во-вторых, все данные для обучения нам доступны. Все модели учатся на репозиториях Github / Gitlab / HuggingFace и что там еще существует подобного рода. Вся идея в том, что нужно не только брать все репозитории на пред-обучение. А нужно собрать из тех же репозиториев нарезку взаимоувязанных Issue + Discussion + Pull Request + Merge.

Я утверждаю, что данные в репозиториях есть в адекватном виде в большом количестве.

Я предполагаю, что все датасеты можно собрать автоматически. Не нужно брать весь гитхаб и все репозитории, достаточно выбрать и составить дата-сет на несколько млн/млрд примеров, и это можно сделать ботами.

Я предполагаю, что нехватку семантической обвязки (обоснования, текста ошибок, дискуссий) можно дозаполнить даже простенькой моделью Haiku и т.п. При помощи этих же моделей можно провести первичный разбор примеров на «показательные» и «вредные».

Дальше мысли и идеи предлагаю обсуждать в комментариях. Все мои утверждения и предложения критикуемы, но это не значит, что вы сможете меня переубедить =)

P.S. А что же мы получим на выходе? Потенциально? Модели, обученные на таких примерах, будут стремиться сначала уточнить и обсудить ошибку, перед внесением правок. Модели, у которых будет развита процедурная память и в ней будет навык разработки, будут предлагать «заплатки» к конкретному программному коду и модулю, вместо стремления переписать все под ноль. А самое главное… Если таким моделям дать в руки тулзы для работы с git репозиториями, они начнут «нативно» следовать процессам разработки.

P.P.S. Ну и для скептиков, которые все еще считают, что я все придумал и это блажь.

• https://arxiv.org/abs/2411.12580 ^[7] Procedural Knowledge in Pretraining Drives Reasoning in Large Language Models (Ruis et al., ноябрь 2024) – авторы прямо обозначают наличие процедурной памяти у LLM

• https://arxiv.org/abs/2403.09750 ^[8] Meta-Cognitive Analysis: Evaluating Declarative and Procedural Knowledge in Datasets and Large Language Models (Wang et al., 2024) – еще одна работа, разделяющая процедурную и декларативную память у LLM

• https://arxiv.org/abs/2502.18449 ^[9] Advancing LLM Reasoning via Reinforcement Learning on Open Software Evolution (Wei et al., февраль 2025) – пример исследования, как влияет обучение на процессах Issue-Patch на результативность и качество решения задач по программированию

P.P.P.S. Если все уже ранее известно, то что же «Нового» в моей статье и моих утверждениях? Мир знает ≠ мир применяет. Есть исследования, которые подтверждают мои умозаключения. Я же предложил алгоритмический подход к созданию дата-сета и предлагаю… И просто подкидываю эти идеи «нашим» разработчикам / дрессировщикам LLM первым. Через пару недель я закину эту статью еще и в англ. инфо-пространство.