While recent works (e.g. o1, DeepSeek R1) have demonstrated great promise of using long Chain-of-Thought (CoT) to improve reasoning capabilities of language models, scaling it up during test-time is challenging due to inefficient memory usage -- intermediate computations accumulate indefinitely in context even no longer needed for future thoughts. We propose PENCIL, which incorporates a reduction mechanism into the autoregressive generation process, allowing the model to recursively clean up intermediate thoughts based on patterns learned from training. With this reduction mechanism, PENCIL significantly reduces the maximal context length required during generation, and thus can generate longer thoughts with limited memory, solving larger-scale problems given more thinking time. For example, we demonstrate PENCIL achieves 97\% accuracy on the challenging Einstein's puzzle -- a task even large models like GPT-4 struggle with -- using only a small 25M-parameter transformer with 2048 context length. Theoretically, we prove PENCIL can perform universal space-efficient computation by simulating Turing machines with optimal time and space complexity, and thus can solve arbitrary computational tasks that would otherwise be intractable given context window constraints.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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