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title: "Generative Recursive Reasoning (GRAM)"
created: 2026-05-23
updated: 2026-05-23
type: paper
tags: [reasoning, recursive, generative, latent-variable, inference-scaling]
sources: [raw/papers/gram-generative-recursive-reasoning-2026.md]
confidence: high
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# Generative Recursive Reasoning

> 核心问题：未来的神经推理系统如何实现**扩展计算**？答案：将递归推理从确定性**单轨迹**升级为概率性**多轨迹**计算。

## 基本信息

- **作者**: Junyeob Baek, Mingyu Jo, Minsu Kim, Mengye Ren, Yoshua Bengio, Sungjin Ahn（KAIST x Mila x NYU x UdeM）
- **arXiv**: [2605.19376](https://arxiv.org/abs/2605.19376) (v2, 2026-05-19)
- **领域**: cs.AI
- **项目页**: https://ahn-ml.github.io/gram-website

## 动机：RRM 的确定性困境

**[[recursive-reasoning-models|RRM]]**（如 HRM、TRM）通过共享转移函数的迭代潜在状态精炼来实现扩展计算，而非像自回归模型那样延长生成序列。但现有 RRM 是**确定性的**——相同输入总是产生相同的单条推理路径，收敛到唯一预测。

这在需要**多假设探索**和**多解恢复**的问题中是致命的：
- 单一精炼路径可能被困在次优推理轨迹中
- 无法在推理时进行并行扩展

## GRAM：概率性递归推理

**[[gram-generative-recursive-reasoning|GRAM]]** 的核心将推理过程重新定义为**随机潜在轨迹**（[[stochastic-latent-trajectory]]）：

- 每个递归步采样一个**条件于输入和当前状态的转移**，而非确定性更新
- 重复过程 -> 推理轨迹上的**分布**
- 通过**边缘化**所有轨迹得到最终预测

### 三种关键能力

| 能力 | 实现方式 |
|------|---------|
| 多假设维持 | 从分布中采样多条推理路径 |
| 替代策略探索 | 不同轨迹探索不同解空间 |
| [[inference-time-scaling]] | 增加递归深度 + 并行采样轨迹 |

### 双向生成能力

- **条件推理**: p_theta(y|x) — 给定输入，边缘化推理轨迹
- **无条件生成**: p_theta(x) — 固定/缺失输入时，同一个递归过程可生成数据

## 架构：双层嵌套递归

- **内层（Inner Loop）**: K 次低层精炼，产生确定性提议 u_t，加上随机引导 eps_t -> h_t = u_t + eps_t
- **外层（Outer Loop）**: N_sup 个 supervision step 递归叠加
- 训练: [[amortized-variational-inference|摊销变分推断]]（CE loss + KL divergence）

## 实验

| 任务 | 考察维度 |
|------|---------|
| Sudoku-Extreme | 硬约束下的结构化推理 |
| ARC-AGI | 抽象变换 |
| N-Queens + Graph Coloring | [[multi-solution-recovery|多解恢复]] |
| Binarized MNIST | 无条件生成能力 |

## 与推理扩展方向的关系

GRAM 提供了一条与 Chain-of-Thought 和扩散推理都**互补**的路径：
- CoT = 显式 token 级扩展
- Diffusion Reasoning = 连续空间扩散
- GRAM = **离散潜在空间中的随机递归**

详见 [[deep-and-wide-reasoning]]
