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基于大语言模型的学术调查自动化系统SurveyX

期刊:Proceedings of the 2025 ACM Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD 2025)DOI:https://doi.org/xxxxxxx.xxxxxxx

这篇文档属于类型b,是一篇关于自动化文献综述生成系统的学术论文。以下是对该论文的详细介绍:

作者与机构
本文的主要作者包括Xun Liang、Jiawei Yang、Yezhaohui Wang、Chen Tang、Zifan Zheng、Shichao Song、Zehao Lin、Yebin Yang、Simin Niu、Hanyu Wang、Bo Tang、Feiyu Xiong、Keming Mao和Zhiyu Li。他们分别来自中国人民大学、东北大学、先进算法研究所(Institute for Advanced Algorithms Research)、悉尼大学等机构。Zhiyu Li是本文的通讯作者。本文预计于2025年8月在ACM知识发现与数据挖掘会议(KDD 2025)上发表。

论文主题
本文提出了一种名为SurveyX的自动化文献综述生成系统,旨在利用大语言模型(LLMs)解决当前自动化文献综述生成中的关键问题,如有限的上下文窗口、缺乏深度内容讨论以及缺乏系统性评估框架。

主要观点与论据
1. 研究背景与动机
近年来,计算机科学领域发展迅速,arXiv等平台每天接收大量新论文,文献数量呈指数级增长。这使得研究人员难以全面掌握特定领域的技术演变和发展轨迹。文献综述在阐明研究现状和历史进展方面具有重要作用,但手动撰写综述的工作量不断增加,难以保持全面覆盖和高品质。因此,开发高效的自动化文献综述生成系统成为迫切需求。大语言模型(LLMs)因其强大的文本生成能力,为自动化文献综述生成提供了可能。然而,现有的LLMs在生成文献综述时面临技术挑战(如上下文窗口限制)和应用挑战(如缺乏有效的在线检索工具和统一的评估框架)。

  1. SurveyX系统的设计与创新
    SurveyX系统将文献综述的生成过程分为两个阶段:准备阶段和生成阶段。
  • 准备阶段:包括参考文献的获取和预处理。参考文献获取模块结合了离线和在线数据源,采用关键词扩展算法和两步过滤算法,确保检索到高质量且与主题高度相关的文献。预处理方法采用AttributeTree,将文献内容转化为属性树,显著提高了信息密度和LLMs的上下文窗口利用率。
  • 生成阶段:包括提纲生成、主体内容生成和后处理优化。提纲生成采用Outline Optimization方法,通过提示(hints)生成二级提纲,并通过“分离-重组”步骤消除冗余。主体内容生成采用基于提示的方法,确保内容深度和一致性。后处理优化包括基于RAG(Retrieval-Augmented Generation)的重写模块和图表生成模块,进一步提升了综述的引用质量和表达多样性。
  1. 实验与评估
    本文设计了全面的实验来评估SurveyX系统的性能。实验结果表明,SurveyX在内容质量(平均得分4.590)和引用质量(F1得分81.52)方面显著优于现有的自动化文献综述生成系统,接近人类专家的表现。此外,SurveyX在参考文献相关性评估中也表现出色,尽管与人类专家相比仍有一定差距,但其在线检索能力为未来研究奠定了基础。

  2. 主要贡献
    本文的主要贡献包括:

  • 提出了一种高效的关键词扩展检索算法,显著扩大了检索范围。
  • 设计了AttributeTree预处理方法,提高了文献信息密度和LLMs的上下文窗口利用率。
  • 引入了Outline Optimization方法,生成了逻辑严谨、结构清晰的提纲。
  • 扩展了生成文献综述的表达形式,包括文本、图表等,丰富了综述的呈现方式。
  • 扩展了评估框架,引入了新的评估指标,全面评估生成文献综述的质量。

论文的意义与价值
本文提出的SurveyX系统有效解决了LLMs在生成文献综述时面临的上下文窗口限制和内部知识约束问题,克服了现有自动化生成系统在表达多样性、参考文献预处理方法和检索方法上的不足。实验结果表明,SurveyX在内容和引用质量方面显著优于现有系统,接近人类专家的水平。这表明SurveyX可以作为一种可靠且高效的工具,为研究人员提供自动化文献综述生成的宝贵支持。未来,研究团队计划进一步优化检索算法、扩展图表生成方法,并基于AttributeTree进一步完善文献综述的组织方式。

亮点
- 创新性:SurveyX系统首次将文献综述生成过程分解为准备和生成两个阶段,并引入了AttributeTree和Outline Optimization等创新方法。
- 全面性:系统涵盖了从文献检索、预处理到提纲生成、内容生成和后处理优化的完整流程,确保了生成文献综述的高质量和多样性。
- 实用性:实验结果表明,SurveyX在多个评估维度上接近人类专家的表现,展示了其在学术研究中的广泛应用前景。

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