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lm-002678 · 2026-08

AI 不只是「概率模型」:從條件生成到概率—確定性混合認識系統

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title: "AI 不只是『概率模型』:從條件生成到概率—確定性混合認識系統" english_title: "Beyond 'Just a Probabilistic Model': From Conditional Generation to Probabilistic–Deterministic Hybrid Epistemic Systems" series: "AI Epistemic Reconstruction Series" paper: "01" author: "Neo.K" date: "2026-08-14" version: "v0.1" document_type: "Research Paper / Position-and-Formalization Paper" language: "zh-Hant" status: "Research Draft"

AI 不只是「概率模型」:從條件生成到概率—確定性混合認識系統

Beyond “Just a Probabilistic Model”: From Conditional Generation to Probabilistic–Deterministic Hybrid Epistemic Systems

作者:Neo.K
系列:AI Epistemic Reconstruction Series — Paper 01
版本:v0.1
日期:2026 年 8 月 14 日


摘要

「大型語言模型只是概率模型」是一個在局部層級可以成立、但在現代工具型 Agent 系統層級經常失去解釋力的敘述。自回歸語言模型確實可以由條件分布

pθ(xt+1xt)p_\theta(x_{t+1}\mid x_{\le t})

描述其生成核心;然而,當模型被嵌入工具使用、程式執行、外部環境互動、持久狀態、驗證器與回饋迴路後,整個系統的功能已不再等同於單一條件生成器。

本文提出「概率—確定性混合認識系統」(Probabilistic–Deterministic Hybrid Epistemic System, PDHES)作為較完整的功能描述。其基本結構為

A=(M,T,E,S,V,Π),\mathcal A=(M,T,E,S,V,\Pi),

其中 MM 為概率生成模型, TT 為工具與可執行程序, EE 為外部環境, SS 為持久狀態與證據儲存, VV 為驗證與判定機制, Π\Pi 為控制/調度策略。這類系統的典型認識閉環為

Probabilistic ProposalDeterministic or Externally Grounded TestEvidenceVerificationEpistemic Update\boxed{ \text{Probabilistic Proposal} \rightarrow \text{Deterministic or Externally Grounded Test} \rightarrow \text{Evidence} \rightarrow \text{Verification} \rightarrow \text{Epistemic Update} }

本文並不主張概率描述「錯誤」,也不主張工具使用本身足以證明意識、理解或通用智能。本文的核心主張較窄:若研究對象是完整 Agent 的功能、研究能力與知識更新機制,單以「它是概率模型」作為充分解釋會發生層級錯置。

本文以 PAL、ReAct、Toolformer、FunSearch、AlphaEvolve 等原始研究作為技術背景,並以一個長時半黑箱 DOS 遊戲逆向案例作為 running case study,分析模型如何使用通用先驗提出假說,再以程式、雜湊、binary diff、重新載入與外部執行結果將假說排除、保留或提升信心。最後,本文區分「可被概率形式表示」與「被概率機制充分解釋」兩件不同的事情,並提出可用於後續研究的形式化命題與實驗方向。

關鍵詞: Large Language Models, AI Agents, Probability, Determinism, Tool Use, External Verification, Epistemic Update, Scientific Agents, Hybrid Systems, Active Experimentation


1. 問題:一句「只是概率模型」到底說了什麼?

在當代 AI 討論中,常見一句簡化敘述:

AI/LLM 只是概率模型。

若此句的精確意思是:

自回歸語言模型在生成階段計算或近似一個對下一 token 的條件分布,並據此產生輸出,

那麼這是一個合理的模型層描述。

Transformer 架構與後續大型自回歸模型的發展,使條件式序列建模成為現代語言模型的重要基礎。GPT-3 等工作亦明確位於 autoregressive language modeling 的脈絡中 [1,2]。

問題出現在「只是」二字。

如果從:

M:pθ(yx)M:\quad p_\theta(y\mid x)

直接推論:

完整 AI Agent 的所有功能都可由「概率抽取文字」充分解釋,

則把至少三個不同層級混為一談:

  1. 模型層(model level):神經網路如何生成候選;
  2. 系統層(system level):模型如何與工具、環境、記憶、驗證器共同運作;
  3. 認識層(epistemic level):系統如何取得新證據、排除錯誤假說並改變其可用知識狀態。

本文研究的是第二與第三層。


2. 文獻背景:現代 Agent 已經不是單一文字生成器

2.1 PAL:模型產生程序,Runtime 執行程序

PAL(Program-Aided Language Models)把自然語言理解與程序生成交給 LLM,但把實際求解交給 Python runtime [3]。

其基本思想可寫為:

xMcExecy,x \xrightarrow{M} c \xrightarrow{\operatorname{Exec}} y,

其中 cc 是模型生成的程式。

這裡已存在清楚的功能分工:

  • LLM 負責候選程序;
  • interpreter 負責程序語義;
  • 執行結果由 runtime 決定。

因此即使 cc 是概率生成的,

y=Exec(c)y=\operatorname{Exec}(c)

在固定程式、固定輸入與固定執行環境時,可以是一個完全確定的結果。

2.2 ReAct:推理與行動交錯

ReAct 把 reasoning traces 與 task-specific actions 交錯,使模型能主動與外部來源或環境互動,取得新的 observation,再更新後續行動 [4]。

其抽象循環為:

ztatot+1zt+1.z_t \rightarrow a_t \rightarrow o_{t+1} \rightarrow z_{t+1}.

這與單次:

xyx\rightarrow y

已有根本差異。

模型不只是針對固定輸入生成輸出,而能透過 action 改變下一步可獲得的資訊。

2.3 Toolformer:模型學習何時、如何呼叫工具

Toolformer 研究模型如何決定是否呼叫 API、呼叫哪個 API、使用什麼參數,以及如何把結果重新納入後續生成 [5]。

這表示:

pθ(next tokencontext)p_\theta(\text{next token}\mid context)

仍可能是模型核心,但 Agent 的有效計算路徑已包含:

Model+External Computation.\text{Model}+\text{External Computation}.

2.4 FunSearch:生成與系統性 evaluator 分離

FunSearch 將 pretrained LLM 與系統性 evaluator 結合,讓模型提出程序,再執行並評估候選,形成迭代式搜尋 [6]。

其重要結構不是單一模型輸出,而是:

GenerateExecuteEvaluateSelectGenerate\boxed{ \text{Generate} \rightarrow \text{Execute} \rightarrow \text{Evaluate} \rightarrow \text{Select} \rightarrow \text{Generate} }

FunSearch 特別適用於「解很難,但候選解容易被客觀評估」的問題。

2.5 AlphaEvolve:LLM 候選與自動 evaluator 的大規模閉環

AlphaEvolve 進一步把 LLM 產生的程式候選、可執行 evaluator、資料庫與演化選擇整合成大型自動探索系統 [7]。

這類工作說明一個重要趨勢:

模型的「創造候選能力」與外部系統的「判定候選能力」可以被刻意分離。

因此現代 AI 系統的功能結構愈來愈不像:

ProbabilityAnswer,\text{Probability}\rightarrow\text{Answer},

而比較像:

Proposal Distribution+Executable Constraints+Selection Dynamics.\text{Proposal Distribution} + \text{Executable Constraints} + \text{Selection Dynamics}.

3. 定義:概率—確定性混合認識系統

Definition 1 — Probabilistic Generator

MθM_\theta 為概率生成器:

qtpθ(qct),q_t\sim p_\theta(q\mid c_t),

其中:

  • ctc_t:當前 context;
  • qtq_t:候選文字、程序、假說、工具呼叫或 action proposal。

Definition 2 — Tool System

令工具集合:

T={T1,,Tk}.T=\{T_1,\ldots,T_k\}.

每個工具可以是 deterministic、stochastic、partially observable 或 external-service dependent。

當某工具在固定輸入與固定執行狀態下為 deterministic 時:

rt=Ti(ut).r_t=T_i(u_t).

Definition 3 — External Environment

EE 為模型不能任意指定輸出的外部環境,例如:

  • 作業系統;
  • 編譯器;
  • 檔案系統;
  • 模擬器;
  • 遊戲;
  • 真實實驗設備;
  • 資料庫;
  • 網路服務。

環境對 action 的回應:

ot+1=E(at,st).o_{t+1}=E(a_t,s_t).

Definition 4 — Evidence State

系統的證據狀態:

KtK_t

不等同於模型權重本身。

它可以包含:

  • tool outputs;
  • files;
  • traces;
  • hashes;
  • tests;
  • verified propositions;
  • invalidated hypotheses;
  • current frontier。

因此:

Kt+1=U(Kt,ot+1,vt+1),K_{t+1} = U(K_t,o_{t+1},v_{t+1}),

其中 UU 為 evidence update。

Definition 5 — Verifier

令:

V(h,e){pass,fail,unknown}V(h,e)\in\{\text{pass},\text{fail},\text{unknown}\}

或更一般:

V(h,e)score.V(h,e)\rightarrow score.

Verifier 可以是:

  • exact equality;
  • compiler;
  • unit test;
  • theorem checker;
  • hash comparison;
  • constraint solver;
  • statistical test;
  • human review。

Definition 6 — Probabilistic–Deterministic Hybrid Epistemic System

定義:

A=(M,T,E,S,V,Π)\boxed{ \mathcal A=(M,T,E,S,V,\Pi) }

其中:

  • MM:生成/推理模型;
  • TT:工具集合;
  • EE:外部環境;
  • SS:持久狀態;
  • VV:驗證器;
  • Π\Pi:調度與控制機制。

它的認識過程不是單一步驟,而是 trajectory:

τ=(z0,a0,o1,v1,z1,,zT).\tau= (z_0,a_0,o_1,v_1,z_1,\ldots,z_T).

4. 核心命題一:概率表示確定性,不等於概率解釋確定性

Proposition 1 — Degenerate-Distribution Representation

對任意 deterministic function:

y=f(x),y=f(x),

皆可建立退化條件分布:

P(Y=yX=x)={1,y=f(x),0,otherwise.P(Y=y\mid X=x) = \begin{cases} 1,&y=f(x),\\ 0,&\text{otherwise}. \end{cases}

因此,確定性計算可以嵌入概率形式中表示。

但這不推出:

ff 的演算法結構已被「概率」一詞充分解釋。

要知道:

P(Y=f(x)X=x)=1P(Y=f(x)\mid X=x)=1

仍需要知道哪一個 ff

「概率為 1」描述的是結果的確定程度;它沒有自動提供:

  • algorithm;
  • data structure;
  • runtime semantics;
  • causal transition;
  • computational complexity。

因此必須區分:

Probabilistic RepresentabilityMechanistic Sufficiency\boxed{ \text{Probabilistic Representability} \neq \text{Mechanistic Sufficiency} }

5. 核心命題二:Agent 可以主動製造新的證據

令假說空間:

Ht.\mathcal H_t.

Agent 在時間 tt 選擇 action:

at.a_t.

環境返回:

ot+1=E(at).o_{t+1}=E(a_t).

ot+1o_{t+1} 在執行前尚不存在於任何靜態 corpus,例如:

  • 新生成的 save file;
  • 新的 binary diff;
  • 現場實驗結果;
  • 新編譯的程序輸出;

則 Agent 的有效 context 中加入的是一份由當前互動新產生的 evidence

因此:

Kt+1Kt.K_{t+1}\supset K_t.

這裡的知識增量不必來自模型參數更新。

它可以是:

In-Context / External-State Epistemic Growth\boxed{ \text{In-Context / External-State Epistemic Growth} }

即:

模型權重不變,但系統可利用的證據狀態增加。


6. 核心命題三:精確觀測可以產生邏輯淘汰

假設:

Ht={h1,,hn}\mathcal H_t=\{h_1,\ldots,h_n\}

且某 observation 是 exact。

定義:

Ht+1={hHt:h(at)=ot+1}.\mathcal H_{t+1} = \{ h\in\mathcal H_t: h(a_t)=o_{t+1} \}.

則:

Ht+1Ht\boxed{ \mathcal H_{t+1}\subseteq\mathcal H_t }

成立。

若至少一個假說與 evidence 衝突,則:

Ht+1<Ht.|\mathcal H_{t+1}|<|\mathcal H_t|.

這是一個集合約束結果,而不是純語言偏好。

真實工程可能存在 hidden variables、measurement noise、nondeterminism 與 incomplete observability。此時必須把 exact elimination 改成 confidence update。

但當 verifier 本身為 exact,例如:

SHA256(fileA) == SHA256(fileB)

則該比較結果不是 LLM 的語言判斷。


7. Proposal 與 Judgment 的分離

本文主張,Agent 系統中最值得區分的不是簡單的:

Probability vs Non-Probability

而是:

ProposalJudgment\boxed{ \text{Proposal} \neq \text{Judgment} }

模型可以負責:

  • 提案;
  • 假說;
  • 程序;
  • 搜尋方向;
  • 實驗選擇。

判定則可以交給:

  • compiler;
  • runtime;
  • environment;
  • evaluator;
  • test suite;
  • formal checker。

因此:

qtMq_t\sim M

與:

V(qt)=pass/failV(q_t)=\text{pass/fail}

可以屬於不同的計算機制。


8. Running Case:半黑箱 DOS 遊戲語義逆向

8.1 案例定位

本節不是把單一遊戲當成普遍證明,而是提供一個具體 workflow,顯示 PDHES 結構如何出現在長時 Agent 研究中。

研究對象是一個舊 DOS 養成遊戲的特定 build。

Agent 擁有大量通用先驗

  • x86;
  • DOS;
  • little-endian;
  • reverse engineering;
  • save file analysis;
  • scripting。

但對某個特定 save offset 的局部語義並沒有直接答案。

8.2 從 bit 到假說

觀察:

offset 0x0334:
00 → 64

這不能直接推出:

0x0334 = Stress

因為候選可以包括:

  • gameplay state;
  • UI temporary state;
  • RNG state;
  • cache;
  • hidden flag;
  • checksum-related field。

模型在這裡的合理角色是:

M{h1,h2,,hn}.M \rightarrow \{h_1,h_2,\ldots,h_n\}.

8.3 確定性工具介入

Agent 可以執行:

load baseline
→ perform no gameplay action
→ save
→ hash
→ byte diff

如果輸出檔與 baseline:

SHA256(A)=SHA256(B)SHA256(A)=SHA256(B)

而且 byte-by-byte:

A=B,A=B,

那麼這個局部 evidence 由檔案與 deterministic comparison 產生,不是 LLM 語言自行宣告。

8.4 外部環境作為反駁者

另一個實驗:

load baseline
→ perform one declared schedule
→ save
→ terminate
→ restart
→ reload new save
→ compare visible state

如果新假說預測錯誤,遊戲 runtime 可以直接給出不相容 observation。

因此:

Environment\text{Environment}

不只是資料來源,也成為:

Falsification Surface\boxed{ \text{Falsification Surface} }

8.5 歷史資料作為 prior,而非 truth

若舊 HEX guide 提供:

Stress candidate = 0x50–0x51

則這應當:

P(hstress)P(h_{\mathrm{stress}})\uparrow

但仍不能直接:

hstress=verified.h_{\mathrm{stress}}=\text{verified}.

需要:

Historical PriorLocal ExperimentVersion-Specific Verification.\text{Historical Prior} \rightarrow \text{Local Experiment} \rightarrow \text{Version-Specific Verification}.

此例清楚分離:

  • latent/historical retrieval;
  • active epistemic reconstruction。

9. 為什麼這不是「模型突然不概率了」

本文不主張工具型 Agent 使模型本體變成 deterministic symbolic AI。

恰好相反:

MM

仍可以是一個概率模型。

真正改變的是研究對象的層級

如果問:

LLM core 怎麼產生下一 token?

概率描述仍然核心。

如果問:

一個長時間 Agent 怎麼提出假說、跑程式、產生新 evidence、排除錯誤與完成任務?

則:

pθ(xt+1xt)p_\theta(x_{t+1}\mid x_{\le t})

只描述其中一個 component。


10. 系統層可被統一概率化,仍不取消功能分解

一個可能反駁是:

整個 Agent 仍可以寫成 transition kernel,所以最後還是概率系統。

這在數學上可以成立。

令:

ZtZ_t

包含完整 Agent 與 environment state。

可以寫:

P(Zt+1Zt,At).P(Z_{t+1}\mid Z_t,A_t).

deterministic transition 只是其中的 degenerate kernel。

但這種統一表示屬於極高層抽象

同樣可以把 CPU、database、compiler、hash function、theorem checker 全部塞進一個 transition kernel。

代價是失去:

  • 哪個 component 提案;
  • 哪個 component 判定;
  • 哪個結果可重現;
  • 哪些錯誤來自 sampler;
  • 哪些錯誤來自 environment;
  • 哪些機制可被 formal verification。

因此本文區分:

Mathematical UnificationExplanatory Decomposition\boxed{ \text{Mathematical Unification} \neq \text{Explanatory Decomposition} }

11. 「只是概率」的三種不同版本

Version A — 正確但狹窄

自回歸 LLM 的輸出核心可用條件概率分布描述。

本文接受。

Version B — 可形式化但資訊量低

整個 Agent 也可以被一個概率 transition system 表示。

本文同樣不反對。

但這和說:

所有數位軟體都可以表示成 bit transition

一樣,並沒有提供足夠的功能分析。

Version C — 過度推論

因此 Agent 沒有 genuine tool computation、external verification、stateful evidence accumulation 或 active experimentation;所有成功都只是「概率猜中」。

本文反對此推論。

因為 PAL、ReAct、FunSearch、AlphaEvolve 等系統已明確包含模型以外的執行與判定元件 [3–7]。


12. 確定性不是概率的敵人

在 PDHES 中,probabilistic 與 deterministic 不是互斥陣營。

它們可以被功能性配置:

Probabilistic component

適合:

  • open-ended proposal;
  • semantic interpretation;
  • hypothesis generation;
  • heuristic search;
  • uncertain planning。

Deterministic component

適合:

  • arithmetic;
  • parsing;
  • compilation;
  • execution;
  • hashing;
  • exact diff;
  • constraint checking。

External empirical component

適合:

  • observation;
  • measurement;
  • black-box behavior;
  • runtime response。

因此:

UncertaintyProposalConstraintReduced Uncertainty\boxed{ \text{Uncertainty} \rightarrow \text{Proposal} \rightarrow \text{Constraint} \rightarrow \text{Reduced Uncertainty} }

是一個自然閉環。


13. 認識論層:Agent 如何「知道自己錯了」

純文字生成最大的風險之一,是:

plausibilitytruth.\text{plausibility} \neq \text{truth}.

當系統加入 external verifier:

VV

後,可以建立:

ClaimTestResult.\text{Claim} \rightarrow \text{Test} \rightarrow \text{Result}.

若:

V(h,e)=fail,V(h,e)=\text{fail},

則 epistemic state 應更新:

hypothesis h:
  status: invalidated

這裡真正重要的不是模型是否「內心相信」什麼,而是系統是否保存:

  • source;
  • test;
  • failure;
  • contradiction;
  • confidence transition。

因此 Agent epistemology 可以部分外部化成:

Evidence Graph\boxed{ \text{Evidence Graph} }

而不是完全存在神經網路隱狀態中。


14. 長時間 Agent 的知識不等於權重更新

長時間研究 Agent 可能持續數小時或數天,但模型參數:

θ\theta

並沒有在每個實驗後改變。

真正變動的是:

Kt.K_t.

所以必須區分:

Parametric Learning

θtθt+1\theta_t\rightarrow\theta_{t+1}

Epistemic State Accumulation

KtKt+1K_t\rightarrow K_{t+1}

Contextual Adaptation

ctct+1.c_t\rightarrow c_{t+1}.

這三種「學習/更新」不能混稱。


15. Agent 的研究能力應如何測量?

若只測:

P(correct final answer),P(\text{correct final answer}),

會混合:

  • memorization;
  • lucky sampling;
  • genuine reconstruction;
  • tool use;
  • hidden benchmark contamination。

因此後續應增加:

15.1 Evidence Novelty

結果是否包含執行當下新產生的 evidence?

15.2 Falsification Response

遇到反例後是否能撤回舊假說?

15.3 Tool Correctness

是否把 exact tool output 與 model guess 分開?

15.4 Hypothesis-Space Reduction

H0HT.|\mathcal H_0| \rightarrow |\mathcal H_T|.

15.5 Cost-Normalized Information Gain

η=H(H0)H(HT)Ctoken+Ccompute+Ctime.\eta = \frac{ H(\mathcal H_0)-H(\mathcal H_T) }{ C_{\mathrm{token}} + C_{\mathrm{compute}} + C_{\mathrm{time}} }.

這將在本系列後續論文中進一步展開。


16. 與 FunSearch / AlphaEvolve 的關係

FunSearch 已經給出一個重要模式:

LLM+Evaluator.\text{LLM}+\text{Evaluator}.

AlphaEvolve 則進一步展示:

LLM Proposals+Automated Evaluators+Database+Evolutionary Selection.\text{LLM Proposals} + \text{Automated Evaluators} + \text{Database} + \text{Evolutionary Selection}.

本文提出的 PDHES 不是替代這些系統,而是把其共同認識結構抽象化。

尤其在 reverse engineering、scientific agents、software engineering、mathematical search、automated experimentation 中,可以用同一個框架分析:

哪裡產生候選?
哪裡產生新 evidence?
哪裡做 exact judgment?
哪裡保存 epistemic state?


17. 與「AI 是否理解」問題的界線

本文不直接回答:

AI 是否具有意識?

也不直接證明:

AI 具有與人類相同的理解。

本文只處理可操作的功能主張。

如果一個系統可以:

  1. 提出可區分假說;
  2. 選擇行動取得新 observation;
  3. 使用 exact 或 empirical verifier;
  4. 在證據衝突時淘汰候選;
  5. 保存已驗證/已否證的狀態;
  6. 用更新後的狀態選擇下一步;

那麼它具有一個可觀測的:

Epistemic Reconstruction Loop\boxed{ \text{Epistemic Reconstruction Loop} }

是否將此功能稱為「理解」,是另一層哲學問題。


18. 反例與限制

18.1 Tool hallucination

模型可能錯誤理解工具輸出。

因此工具正確不代表整體 interpretation 正確。

18.2 Environment nondeterminism

外部環境可能有 randomness、hidden state、race condition、timing effects。

因此不能把所有不同結果都當成模型假說錯誤。

18.3 Verifier specification error

若 evaluator 寫錯:

Vbad,V_{\mathrm{bad}},

則 Agent 可能對錯誤目標高度優化。

所以:

Verifier correctness\text{Verifier correctness}

本身也是研究對象。

18.4 Historical prior contamination

如果目標答案早已存在訓練資料或公開網路,最終成功不能直接證明 active reconstruction。

因此需要:

  • private variants;
  • holdout mutations;
  • fresh runtime evidence;

來降低 contamination。

18.5 Hybrid system 不等於 autonomous scientist

長時 Agent 可以自動執行大量研究勞動,但仍可能:

  • 問錯問題;
  • 忽略替代解釋;
  • 過度搜索;
  • 缺乏停止條件;
  • 需要人類設定研究目的。

因此本文不把 PDHES 與「完整自主科學家」等同。


19. 可證偽預測

本框架提出幾個可實驗檢驗的預測。

Prediction 1

在具有 exact evaluator 的任務上:

M+VM+V

應比單獨:

MM

更能維持可驗證正確性。

PAL、FunSearch、AlphaEvolve 等既有結果與此方向一致 [3,6,7]。

Prediction 2

對 fresh black-box task,若 Agent 可主動實驗:

M+T+E+VM+T+E+V

應比只讀靜態輸入:

MM

更能恢復 target-specific semantics。

此預測適合用合成 legacy binary benchmark 測試。

Prediction 3

若 evidence store 正確保存 invalidated hypotheses,長時間 Agent 的重複錯誤率應下降。

Prediction 4

若移除 deterministic verifier,而只保留模型自評,對 exact computation 任務的 error propagation 應上升。


20. 一個更精確的語句

與其說:

AI 不是概率模型。

本文建議改為:

現代 LLM 的生成核心可以是概率模型;但一個具有工具、環境、持久證據與驗證器的 Agent,不應被單一的「概率模型」標籤視為完整功能解釋。

形式化:

MprobabilisticAhybrid\boxed{ M_{\mathrm{probabilistic}} \subset \mathcal A_{\mathrm{hybrid}} }

而不是:

Mprobabilistic=Ahybrid.M_{\mathrm{probabilistic}} = \mathcal A_{\mathrm{hybrid}}.

21. 核心區分表

問題 概率模型層 Agent 系統層
下一 token 候選 核心 一個 component
工具執行 不負責 Tool / Runtime
Hash 不保證 exact Deterministic tool
編譯 不負責 Compiler
外部 observation 無法自行決定 Environment
假說排除 可提出 Verifier + Evidence
長時狀態 Context 有限 External / Persistent state
新 evidence 主要重組既有 context 可由 action 現場生成

22. 統一圖式

                  ┌────────────────────┐
                  │ Probabilistic Model │
                  │ proposal / planning │
                  └──────────┬─────────┘
                             │
                             ▼
                    Candidate Action
                             │
               ┌─────────────┼─────────────┐
               ▼             ▼             ▼
          Deterministic   External      Stochastic
             Tool        Environment       Tool
               │             │             │
               └─────────────┼─────────────┘
                             ▼
                          Evidence
                             │
                             ▼
                         Verifier
                             │
                   ┌─────────┴─────────┐
                   ▼                   ▼
               Accepted            Rejected
                   │                   │
                   └─────────┬─────────┘
                             ▼
                    Epistemic State
                             │
                             └──────────→ next proposal

23. 結論

「LLM 是概率模型」可以是一個正確的局部描述。

但在工具型 Agent、程式輔助推理、自動科學探索與黑箱逆向等系統中,真正發生的流程通常包含:

Probability+Algorithms+Execution+Environment+Verification+Persistent Evidence\boxed{ \text{Probability} + \text{Algorithms} + \text{Execution} + \text{Environment} + \text{Verification} + \text{Persistent Evidence} }

在此結構中,概率負責處理不確定性與候選生成;確定性程序負責精確運算與約束;外部環境提供模型不能自行指定的 observation;驗證器則將 proposal 轉化為可接受、可拒絕或仍未知的 epistemic state。

因此本文的最終命題不是:

AIProbability,\text{AI}\neq\text{Probability},

而是:

Probability alone is not a sufficient system-level explanation of a modern tool-using epistemic agent.\boxed{ \text{Probability alone is not a sufficient system-level explanation of a modern tool-using epistemic agent.} }

中文:

概率可以是現代 AI 的核心生成機制之一,但不是對一個能使用工具、接受外部反駁、保存證據並反覆實驗的 Agent 系統之充分功能解釋。

這個區分使我們可以把討論從:

「AI 到底是不是概率?」

轉向更有研究價值的問題:

概率、確定性工具、外部環境與證據更新到底如何共同形成可驗證的機器研究能力?

這也是本系列後續論文的起點。


24. 後續系列接口

Paper 02 將處理:

同一個 01 並不是同一個語義 01:位元、定義域、表示域與判定域。

Paper 03 將處理:

AI 如何在半黑箱、局部未知的環境中,從 prior 走向 active epistemic reconstruction。

Paper 04 將處理:

External Falsification:世界如何成為 Agent 的反駁器。

Paper 05–08 則進一步處理 evidence explosion、semantic compression、research trajectory compression、repetitive epistemic labor 與 contamination-resistant black-box research benchmark。


References

[1] Vaswani, A., et al. Attention Is All You Need. NeurIPS 2017. arXiv:1706.03762.
https://arxiv.org/abs/1706.03762

[2] Brown, T. B., et al. Language Models are Few-Shot Learners. NeurIPS 2020. arXiv:2005.14165.
https://arxiv.org/abs/2005.14165

[3] Gao, L., et al. PAL: Program-Aided Language Models. arXiv:2211.10435, 2022.
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[4] Yao, S., et al. ReAct: Synergizing Reasoning and Acting in Language Models. ICLR 2023. arXiv:2210.03629.
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[5] Schick, T., et al. Toolformer: Language Models Can Teach Themselves to Use Tools. NeurIPS 2023. arXiv:2302.04761.
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[6] Romera-Paredes, B., et al. Mathematical discoveries from program search with large language models. Nature 625, 468–475 (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06924-6.
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06924-6

[7] Novikov, A., et al. AlphaEvolve: A coding agent for scientific and algorithmic discovery. arXiv:2506.13131, 2025.
https://arxiv.org/abs/2506.13131

[8] Luo, N., et al. Self-Training Large Language Models for Tool-Use Without Demonstrations. arXiv:2502.05867, 2025.
https://arxiv.org/abs/2502.05867

[9] Wölflein, G., Ferber, D., Truhn, D., Arandjelović, O., & Kather, J. N. LLM Agents Making Agent Tools. arXiv:2502.11705, 2025.
https://arxiv.org/abs/2502.11705


Appendix A — Claim Classification

External empirical grounding

由文獻支持:

  • LLM 可以產生程序並由 interpreter 執行;
  • LLM 可以交錯 reasoning / acting;
  • LLM 可以學習或選擇工具呼叫;
  • LLM proposal 可以和 automated evaluator 結合;
  • iterative generate–evaluate–select 系統已被實際用於數學與演算法探索。

本文形式化

本文自行提出:

  • PDHES 六元組;
  • Proposal / Judgment separation;
  • Probabilistic Representability vs Mechanistic Sufficiency;
  • Epistemic State Accumulation;
  • Falsification Surface;
  • Hybrid Agent 的系統層解釋框架。

Running case

PM2/DOS 逆向僅作工程案例,不作為普遍性定理的唯一證據。

尚待驗證

  • cost-normalized information gain 是否能穩定比較不同 Agent;
  • black-box semantic reconstruction benchmark 的泛化性;
  • persistent invalidation memory 對長時研究效率的實際提升幅度。

Appendix B — 最小 PDHES Pseudocode

state = load_epistemic_state()

while not stop(state):

    proposal = model.propose(state)

    action = controller.route(proposal)

    observation = execute(action)

    verdict = verifier.evaluate(
        proposal=proposal,
        observation=observation,
        state=state
    )

    state = update(
        state=state,
        proposal=proposal,
        observation=observation,
        verdict=verdict
    )

save_epistemic_state(state)

重點不是這段 pseudocode 本身,而是其中至少存在三種不可混為一談的功能:

model.propose()
execute()
verifier.evaluate()

它們共同形成完整研究閉環。