Designing a Robust LLM-Based Evaluation System for Agentic AI in Drug Discovery Through Human Alignment
تقدم هذه الورقة إطار عمل لتقييم "النموذج اللغوي الكبير كحكم" (LLM-as-a-Judge) متوافق مع البشر لنظام ChatInvent الوكيل لاكتشاف الأدوية، والذي يحدد أبعاد جودة محددة، ويتحقق من نموذج الحكم ويقوم بتحسينه من خلال التعليقات التوضيحية للخبراء لتحقيق توافق عالٍ، ويكشف أن الصياغة غير الرسمية لا تعيق الأداء.
المؤلفون الأصليون:Emma Granqvist, Rocío Mercado, Samuel Genheden
في عالم اكتشاف الأدوية عالي المخاطر، يقضي العلماء سنوات في تصميم الجزيئات، وبنائها في المختبر، واختبارها لمعرفة ما إذا كان بإمكانها علاج الأمراض. هذه العملية بطيئة، ومكلفة، ومليئة بالقرارات المعقدة. مؤخراً، دخل نوع جديد من الذكاء الاصطناي إلى المشهد: أنظمة لا تكتفي فقط بالإجابة على الأسئلة، بل تتخذ إجراءات. تُسمى هذه الأنظمة "الأنظمة الوكيلة" (agentic systems). وخلافاً لبرامج الدردشة الآلية القياسية التي تولد النصوص فحسب، يمكن للوكيل التخطيط لتجربة متعددة الخطوات، والاستعانة ببرمجيات متخصصة لحساب الخصائص الكيميائية، واسترجاع البيانات من قواعد بيانات علمية ضخمة. إنه يعمل كأنه مساعد بحث رقمي يمكنه القيام بالعمل فعلياً، وليس مجرد التحدث عنه. ومع ذلك، مع زيادة قدرة هؤلاء المساعدين الرقميين، يبرز مشكل حرج: كيف نعرف ما إذا كانوا يقومون بعمل جيد؟ إن الطرق التقليدية لتقييم إجابات الكمبيوتر، والتي تعتمد غالباً على مطابقة الكلمات مع إجابة صحيحة، تفشل عندما تكون المهمة مفتوحة أو إبداعية. علاوة على ذلك، فإن طلب تقييم كل مخرج من قبل خبراء بشريين يعد أمراً بطيئاً جداً لمواكبة سرعة هذه الآلات الجديدة. لقد احتاج المجتمع العلمي إلى طريقة لتقييم هؤلاء الوكلاء تكون سريعة وموثوقة في آن واحد.
قام فريق من الباحثين في شركة "أسترازينيكا" وجامعة "غوتهنبرغ" بمعالجة هذا التحدي من خلال بناء نظام يعمل فيه ذكاء اصطناعي واحد كحكم لذكاء اصطناعي آخر. وقد ركزوا على أداة محددة تسمى "ChatInvent"، وهو مساعد وكيل مصمم لمساعدة العلماء في التنقل عبر مراحل تطوير الأدوية. أدرك الباحثون أن مجرد ترك الذكاء الاصطناعي يقيم نفسه هو أمر محفوف بالمخاطر، لأن هذه النماذج قد تكون منحازة أو غير متسقة. ولحل هذه المشكلة، صمموا إطار اختبار صارم لضمان توافق "الذكاء الاصطناعي الحَكَم" مع الخبراء البشريين. وقد حددوا أربعة صفات محددة يجب أن تتوفر في الإجابة الجيدة: ما إذا كانت الاستجابة كاملة، وما إذا كانت المعلومات ذات صلة بالسؤال، ومدى وضوح وتنظيم النص، وما إذا كان الوكيل ملتزماً بدوره المحدد دون محاولة القيام بأشياء لم يُكلف بها. كما تضمنوا فحصاً دقيقاً لمعرفة ما إذا كان الوكيل قد استخدم الأدوات الحاسوبية الصحيحة لإنجاز المهمة.
ولإيجاد أفضل حَكَم، اختبر الفريق أربعة نماذج مختلفة من الذكاء الاصطناعي القوية، بما في ذلك خيارات من شركات تكنولوجية كبرى ومشاريع مفتوحة المصدر. وطلبوا من خمسة خبراء في الكيمياء والذكاء الاصطناعي تقييم مجموعة من 35 سؤالاً وإجابة. وقد زُوّد هؤلاء الخبراء بنفس التعليمات والمعلومات التي حصل عليها الحكام من الذكاء الاصطناعي. ثم قارن الباحثون الدرجات التي وضعها البشر مقابل الدرجات التي قدمها كل نموذج من نماذج الذكاء الاصطناعي. ووجدوا أنه بينما لم يتفق الخبراء البشريون دائماً فيما بينهم بشكل مثالي، إلا أن نماذج الذكاء الاصطناعي كانت متسقة بشكل مدهش. وقد توافق أحد النماذج، على وجه الخصوص، بشكل وثيق جداً مع رأي أغلبية البشر. ثم استخدم الباحثون مجموعة صغيرة من الأمثلة، التي قام الخبراء البشريون بتوصيفها، لضبط أداء هذا الحَكَم من الذكاء الاصطناعي الأفضل أداءً. هذه العملية، المعروفة باسم "التحسين" (optimization)، حسنت قدرة الحَكَم على مطابقة التفكير البشري، مما رفع درجة توافقه من 80% إلى 86%.
ومع وجود حَكَم موثوق، قام الفريق بتقييم 70 سؤالاً جديداً لم يسبق لنظام "ChatInvent" رؤيتها من قبل. وكشفت النتలు عن نقاط القوة والضعف في أداء الوكيل. فقد كان النظام ممتازاً في البقاء ضمن الموضوع، وتنظيم إجاباته بوضوح، واستخدام الأدوات الصحيحة لجمع المعلومات. ومع ذلك، فقد عانى من مشكلة في الاكتمال؛ ففي ما يقرب من 40% من الحالات، قدم الوكيل إجابة جزئية، وغالباً ما نسي تضمين تفاصيل محددة مثل مكان العثين على ملف تم إنشاؤه أو خاصية كيميائية مطلوبة. واكتشف الباحثون أن هذا لم يكن بسبب سوء فهم الوكيل للسؤال، بل لأنه فشل أحياناً في تنفيذ خطوة نهائية في سير عمله. ومن المثير للاهتمام أن الطريقة التي يُطرح بها السؤال أحدثت فرقاً؛ فقد اختبر الفريق أسئلة تتراوح بين الرسمية جداً والعفوية جداً. ووجدوا أن الصياغة الرسمية المفرطة لم تساعد الوكيل على الأداء بشكل أفضل؛ بل في الواقع، أدت الصياغة الأكثر عفوية أو حيادية أحياناً إلى نتائج أفضل. وهذا يشير إلى أن الوكيل قد يستفيد من امتلاك نظام داخلي خاص به يعيد كتابة مطالب المستخدم المتصلبة أو المعقدة إلى نسخة أكثر وضوحاً قبل أن يبدأ العمل.
تخلص الدراسة إلى أنه على الرغم من أن هذه الأنظمة الوكيلة تحمل وعوداً كبيرة لتسريع اكتشاف الأدوية، إلا أنها ليست مثالية بعد. لقد أثبت الباحثون أنه من الممكن بناء نظام تقييم آلي قوي يحاكي الحكم البشري، بشرط أن يكون الحَكَم متوافقاً بعناية مع آراء الخبراء. ويسمح هذا النهج للمطورين بتحديد مواضع إخفاق وكلائهم بسرعة — مثل فقدان مسارات الملفات أو البيانات غير المكتملة — دون الحاجة إلى توظيف فريق من المقيمين البشريين لكل اختبار. ويعمل هذا العمل كنموذج للمستقبل، موضحاً أنه لكي يكون الذكاء الاصطناعي مفيداً حقاً في العلوم، يجب علينا أولاً تعليمه كيفية تقييم عمله بنفس العناية والدقة التي يستخدمها الخبير البشري.
ملخص تقني: تصميم نظام تقييم قوي يعتمد على النماذج اللغوية الكبيرة (LLM) للذكاء الاصطناعي الوكيل في اكتشاف الأدوية من خلال المواءمة البشرية
بيان المشكلة
تتزايد أنظمة النماذج اللغوية الكبيرة الوكيلية (Agentic LLM) التي تدير سير العمل العلمي في الكيمياء واكتشاف الأدوق عبر دمج أدوات وقواعد بيانات خارجية. ومع ذلك، يمثل تقييم هذه الأنظمة عقبة أساسية. فالمقاييس التقليدية القائمة على المراجع (مثل BLEU وROUGE) تفشل في استيعاب الصحة الدلالية والطبيعة المفتوحة لمخرجات الأنظمة الوكيلية. ومن ناحية أخرى، فإن الاعتماد على التقييم البشري من قبل الخبراء لا يتناسب مع سرعات التكرار المطلوبة لتطوير الأنظمة الحديثة. وبينما يقدم نموذج "النموذج اللغوي الكبير كحَكَم" (LLM-as-a-Judge) بديلاً قابلاً للتوسع، فإن المعايير المرجعية الحالية في مجال اكتشاف الأدوق غالباً ما تنشر نماذج لغوية كبيرة تعمل كحَكَم دون التحقق من مواءمتها مع الخبراء البشر، مما يخاطر بنشر الانحيازات والتقييمات غير الموثوقة.
المنهجية
يقدم المؤلفون إطار عمل لتصميم والتحقق من نظام "النموذج اللغوي الكبير كحَكَم" خصيصاً لـ ChatInvent، وهو مساعد وكيل لاكتشاف الأدوية تم نشره في شركة AstraZeneca. تمر المنهجية بأربع مراحل رئيسية:
1. تصميم إطار التقييم
حدد المؤلفون مخطط تقييم متعدد الأبعاد يتكون من:
التحققات الحتمية (Deterministic Checks): صحة استدعاء الأدوات (Tool Call Correctness)، ويتم التحقق منها بمقارنة تسلسلات الأدوات الفعلية مقابل التسلسلات المتوقعة أو المقبولة.
أبعاد التقييم عبر النموذج اللغوي الكبير: أربعة معايير يتم تقييمها عبر نموذج لغوي كبير كحَكَم:
الاكتمال (Completeness): استدعاء المعلومات المطلوبة بالكامل.
الصلة (Relevancy): دقة المعلومات بالنسبة لطلب المستخدم.
الالتزام بالنطاق (Scope Adherence): ما إذا كان الوكيل يعمل ضمن قدراته المقصودة.
التسجيل (Scoring): يتم تقييم الأبعاد على مقياس من 0 (لم يتحقق)، 0.5 (تحقق جزئي)، و1 (تحقق كامل).
2. دراسة المواءمة البشرية
للتحقق من صحة الحَكَم، أُجريت دراسة مع خمسة مدققين خبراء (باحثين في الذكاء الاصطناعي للكيمياء).
مجموعة البيانات: 35 سؤالاً (30 سؤالاً فريداً، و5 مكررة للتحقق من الاتساق) تغطي مختلف سير عمل الأدوات ومستويات الرسمية.
البروتوكول: استخدم المدققون نفس المعايير والسياق المقدم للحكم اللغوي عبر تطبيق ويب.
المقاييس: تم قياس الاتفاق باستخدام معامل "كوهين كابا الموزون" (Cohen's weighted kappa) (الاتساق داخل المدقق الواحد وبين المدققين) ومعدلات التطابق التام.
3. اختيار الحَكَم وتحسينه
مقارنة النماذج: تم اختبار أربعة نماذج مرشحة كحَكَم: Gemini 3.1 Pro، وClaude Opus 4.7، وGPT-5، وLlama 3.1 70B.
التحسين: تم تحسين النموذج الأفضل أداءً باستخدام إطار عمل DSPry. وتحديداً، تم استخدام مُحسّن LabeledFewShot لدمج 20 مثالاً مدققاً بشرياً في توقيع (signature) المطالبة الخاص بالحَكَم لتعظيم المواءمة مع أغلبية الأصوات البشرية.
4. التقييم واسع النطاق
تم تطبيق الحَكَم المُحسّن على مجموعة مكونة من 70 سؤالاً لم يتم استخدامها في التدريب لتقييم أداء ChatInvent عبر وظائف مختلفة (سير عمل الأداة الواحدة مقابل تعدد الأدوات) ومستويات رسمية مختلفة من الأسئلة (من الرسمية للغاية إلى غير الرسمية).
النتائج الرئيسية
المواءمة البشرية وأداء الحَكَم
الاتساق البشري: كان الاتفاق بين المدققين البشر متوسطاً (Fleiss's kappa بلغ 0.54)، مع أعلى اتفاق في معيار الاكتمال وأدنى اتفاق في الالتزام بالنطاق.
الاتساق في النماذج اللغوية الكبيرة: أظهرت جميع النماذج المرشحة اتساقاً عالياً داخل النموذج الواحد، حيث أظهر Claude Opus 4.7 وGemini 3.1 Pro أعلى مستويات الاستقرار. أظهر GPT-5 اتساقاً أقل، خاصة في الالتزام بالنطاق.
المواءمة بين البشر والنماذج اللغوية الكبيرة: حقق Gemini 3.1 Pro أعلى مواءمة مع أغلبية الأصوات البشرية (معامل كوهما كوهين كافا بلغ 0.76 إجمالاً). والجدير بالذكر أن المواءمة بين الحَكَم اللغوي وأغلبية الأصوات البشرية تجاوزت الاتفاق بين المدققين البشر الفرديين.
تأثير التحسين: أدى استخدام مُحسّن LabeledFewShot إلى تحسين مواءمة حَكَم Gemini 3.1 Pro مع الأصوات البشرية من 0.80 إلى 0.86.
تحديد الاختناقات: كان الاكتمال هو البعد الأضعف، حيث تم تصنيف 43% فقط من المخرجات على أنها "كاملة". كشف الفحص اليدوي أن 9 من أصل 13 حالة عدم اكتمال كانت بسبب أخطاء في النظام، بينما افتقرت الحالات المتبقية إلى مكونات محددة (مثل مسارات ملفات CSV، أو الواصفات الجزيئية).
تأثير التعقيد: كان كل من الاكتمال وصحة استدعاء الأدوات أقل بشكل ملحوظ في سير عمل الأدوات المتعددة المعقدة مقارنة باستعلامات الأداة الواحدة. ومع ذلك، ظلت الصلة والوضوح والالتزام بالنطاق قوية حتى مع زيادة التعقيد.
تأثير الرسمية: وجدت الدراسة أن الصياغة غير الرسمية لم تؤدِ إلى تدهور منهجي في جودة المخرجات. في الواقع، الأسئلة الأكثر رسمية (والأسئلة المرجعية المكتوبة يدوياً) أنتجت أحياناً درجات أقل من النسخ المحايدة أو غير الرسمية. يشير هذا إلى أن جعل النموذج اللغوي يعيد كتابة مطالبات المستخدم قبل استعلام الوكيل قد يكون مفيداً.
الأهمية والادعاءات
يدعي البحث تقديم نموذج قابل لإعادة الاستخدام للمواءمة البشرية لتقييم الأنظمة الوكيلية في المجالات العلمية. وتتمثل مساهماته الأساسية في:
التحقق من صحة الحَكَم: على عكس المعايير السابقة (مثل SciToolEval وMolBench) التي تعامل الحَكَم اللغوي كحقيقة مطلقة، يعمل هذا العمل على التحقق صراحة من الحَكَم مقابل الخبراء البشر وتحسينه لتقليل فجوة المواءمة.
القدرة التشخيصية: نجح إطار العمل في تحديد أوضاع الفشل المحددة في الأنظمة الوكيلية (مثل فقدان مسارات ملفات CSV في سير العمل متعدد الخطوات) التي قد تغفل عنها المقاييس الحتمية.
الرؤية حول صياغة المطالبات (Prompting): تتحدى النتائج الافتراض القائل بأن اللغة العلمية الرسمية هي دائماً الأفضل للتفاعل مع الوكيل، مما يشير إلى أن الصياغة غير الرسمية أو المحايدة قد تعطي نتائج مماثلة أو أفضل.
يضع المؤلفون هذا العمل كـ إثبات مفهوم لبناء حلقات تقييم ذاتية موثوقة. وهم يقرون بأنه مع تطور النماذج بسرعة، قد تتغير ترتيبات النماذج المحددة، لكن منهجية المواءمة البشرية والتحسين عبر التعلم من أمثلة قليلة (few-shot optimization) تظل بالغة الأهمية لضمان موثوقية التقييمات الآلية في اكتشاف الأدوية.