Языковые модели как компиляторы: Возможно ли?⁠⁠

Автор: Денис Аветисян

Исследование потенциала больших языковых моделей для прямой компиляции кода без традиционных этапов обработки.

В статье рассматривается возможность использования больших языковых моделей для end-to-end компиляции, включая генерацию ассемблерного кода и кросс-платформенную поддержку, с анализом результатов на наборе данных CompilerEval.

Несмотря на значительные успехи в различных областях, возможность использования больших языковых моделей (LLM) в качестве полноценных компиляторов оставалась малоизученной. Данная работа, 'Exploring the Feasibility of End-to-End Large Language Model as a Compiler', посвящена исследованию потенциала LLM для прямой трансляции исходного кода в машинный, с акцентом на разработку датасета CompilerEval и фреймворка LaaC. Эксперименты показали, что LLM демонстрируют базовые способности к компиляции, однако текущий процент успешной компиляции остается низким. Возможно ли, путем оптимизации запросов, масштабирования моделей и внедрения методов рассуждения, создать LLM, способные генерировать высококачественный ассемблерный код и изменить парадигму компиляции?

Эволюция Компиляции: От Надежности к Гибкости

Традиционная компиляция, несмотря на свою надежность, представляет собой сложный и ресурсоемкий процесс. Растущий спрос на кроссплатформенность и поддержку специализированного оборудования требует адаптивных решений. Технологии искусственного интеллекта, в частности, большие языковые модели (LLM), предлагают принципиально новый подход к компиляции, способный упростить и ускорить разработку. Прозрачность алгоритмов – ключ к безопасному и эффективному программному обеспечению.

Возможность сквозной компиляции с использованием LLM демонстрирует потенциал для упрощения процесса разработки.

LLM как Компилятор: Новый Парадигма

Предлагаемый подход основан на непосредственном преобразовании исходного кода в машинный язык с использованием больших языковых моделей (LLM), минуя традиционные этапы компиляции. Разработанная платформа LaaC (LLM as a Compiler) является развитием данной идеи, ключевым компонентом которой является база знаний, содержащая информацию об исходных языках и наборах инструкций целевых архитектур. Несмотря на перспективность, текущие показатели успешной компиляции остаются относительно невысокими.

Успешная реализация требует решения сложной задачи генерации целевого кода, оптимизированного для конкретных архитектур.

CompilerEval: Строгий Анализ Возможностей LLM

Для систематической оценки возможностей больших языковых моделей (LLM) в генерации ассемблерного кода разработана платформа CompilerEval, использующая специализированный набор данных CompilerEval Dataset. В рамках исследования была проведена оценка коэффициента успешной компиляции (Compilation Success Rate) для LLM, включая GPT-4o, Gemini-2.0, Claude-3.5 и Llama-3, на различных аппаратных архитектурах. Результаты демонстрируют зависимость эффективности от архитектуры и используемой модели.

Применение методов оптимизации запросов (Prompt Engineering) позволило улучшить показатели успешной компиляции. Так, для Claude-3.5-Sonnet наблюдалось увеличение на 7,5%, для GPT-4o с применением Chain-of-Thought – на 5%, а масштабирование Llama с Llama-70B до Llama-405B дало прирост в 1,55%.

Кроссплатформенность и Перспективы Будущего

Оценка продемонстрировала потенциал LLM для генерации кода для различных архитектур (x86, ARM, RISC-V), обеспечивая кроссплатформенную совместимость и автоматизацию разработки. Генерируемый код показал более высокие показатели корректности для ARM и RISC-V по сравнению с x86, что может быть связано с более стандартизированной природой этих архитектур.

Дальнейшие исследования могут быть сосредоточены на оптимизации LLM и масштабировании для обработки сложных кодовых баз. Комбинация AI-управляемой компиляции с традиционными методами обещает будущее оптимизированной разработки. Каждая строка кода, созданная машиной, – это попытка расшифровать правила, лежащие в основе цифрового мира.

Исследование демонстрирует, что большие языковые модели могут выступать в роли компиляторов, генерируя ассемблерный код непосредственно из высокоуровневых инструкций. Однако, успешность компиляции остаётся переменной величиной, требующей дальнейшей оптимизации и проработки. Это напоминает о высказывании Грейс Хоппер: “Лучший способ предсказать будущее — это создать его.”. В контексте LaaC Framework и необходимости повышения точности и эффективности компиляции, данная фраза подчеркивает активную роль исследователей в формировании будущего компиляционных технологий. Вместо пассивного ожидания прогресса, необходимо создавать инструменты и методы, способные преодолеть текущие ограничения и обеспечить надежную кросс-платформенную поддержку.

Что дальше?

Представленная работа демонстрирует, что границы между языковыми моделями и компиляторами становятся всё более размытыми. Однако, воспринимать это как немедленную замену традиционным системам было бы наивно. Достигнутые результаты – скорее, намек на возможность, чем окончательное решение. Ключевым вызовом остаётся не только повышение процента успешной компиляции, но и обеспечение предсказуемости, эффективности генерируемого кода и, что немаловажно, его переносимости между различными платформами. Необходимо признать, что текущие модели, по сути, "угадывают" компиляцию, а не выполняют её на основе строгой логики.

Дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку более надёжных методов оценки и верификации сгенерированного кода, а также на создание инструментов для "отладки" логики языковых моделей, используемых в качестве компиляторов. Интересным направлением представляется изучение возможности интеграции существующих компиляционных технологий с LLM, создавая гибридные системы, сочетающие в себе сильные стороны обоих подходов. Ведь хаос — не враг, а зеркало архитектуры, которое отражает скрытые связи.

В конечном счёте, успех этого направления зависит от способности выйти за рамки простого "перевода" кода и создать системы, способные к оптимизации и адаптации к специфическим требованиям целевой платформы. Это потребует не только улучшения алгоритмов обучения языковых моделей, но и глубокого понимания принципов работы компиляторов и архитектуры вычислительных систем.

Оригинал статьи: denisavetisyan.com/yazykovye-modeli-kak-kompilyatory-vozmozhno-li-eto

Связаться с автором: linkedin.com/in/avetisyan