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GeneBench-Pro:评估基因组学、定量生物学与转化生物医学中的多阶段统计推理

Jeremy Li Andrew Ho

摘要

我们推出了GeneBench-Pro,这是GeneBench的扩展和改进版本,包含更广泛领域内更高难度的问题。GeneBench-Pro是一个基准测试,面向执行现实多阶段科学分析的人工智能代理,涵盖基因组学、定量生物学和转化生物医学,旨在捕捉计算生命科学家在面对需要得出下游科学或转化决策依据的结论时所遇到的复杂性问题。该基准包含129项评估,针对10个主要领域和21个终端子领域的直接实际相关数量,并以基因组学为核心。与GeneBench类似,每个问题为代理提供简要背景、目标估计量和最低限度的其他指导;代理必须应对多个依赖决策点,即实质性推理分叉,其中看似合理但错误的选项会改变下游分析,从而识别并执行正确的分析工作流程并获得正确答案。相对于GeneBench,GeneBench-Pro新增了29个问题,删除了3个,并对原有100个重叠问题中的54个进行了显著重新设计。129个问题中有82个经过外部领域专家评审,评审发现促成了提示/数据的修改,并对目标可识别性不足的问题进行了重新设计。十个经外部评审的问题已公开发布,50个保留问题提供给Artificial Analysis进行独立第三方模型基准测试,其余问题作为内部保留集。在全部129个问题的评估套件中,GPT-5.6 Sol在最大推理级别下达到28.7%的评估级通过率,GPT-5.6 Sol Pro在单独报告的GPT Pro运行中达到31.5%。GPT-5.5达到12.0%,GPT-5.4达到8.9%,最强的非GPT基准Claude Opus 4.8达到16.0%。与GeneBench一样,模型通常能完成工作流程的相当部分,但在察觉与行动之间表现出一致的差距:它们能识别局部诊断信号,却未能将影响传播至相应的分析决策。因此,模型经常选择错误的估计量,或坚持最初看似合理但实为不正确的分析路径。GeneBench-Pro因此衡量了长程生物推理这一新兴能力。

一句话总结

OpenAI 发布了 GeneBench‑Pro,这是一个扩展的基准测试,包含 129 个跨基因组学、定量生物学和转化生物医学的多阶段科学问题,覆盖 10 个一级领域和 21 个终端子领域。这些任务迫使 AI agent 在多个依赖推理分支中导航——一个看似合理但却错误的选择足以改变下游分析。GPT‑5.6 Sol Pro 等模型的通过率达 31.5%31.5\%31.5%,但始终表现出在注意到局部诊断信号与据此采取行动之间的差距,常常选择错误的估计量,并坚持最初看似合理但实际不正确的分析路径,这凸显了长周期生物推理的不可靠性。

核心贡献

  • GeneBench‑Pro 是一个包含 129 个多阶段科学分析问题的基准测试,涵盖基因组学、定量生物学和转化生物医学,其中 82 个问题经外部领域专家评审,以提升目标可识别性和难度。
  • 对 60 余种模型配置的评估显示,GPT‑5.6 Sol 的通过率为 28.7%,GPT‑5.6 Sol Pro 为 31.5%,并且模型表现出一种差距:它们能检测到局部诊断信号,但无法将其传导至正确的分析决策。
  • 该基准测试以分层方式发布:10 个公开问题,50 个留出问题用于由 Artificial Analysis 进行的第三方基准测试,以及一个内部保留集。

引言

近年来,AI agent 在软件工程和长周期任务中取得了快速进展,基因组学基准也开始从简单的知识测试转向更真实的生物工作流。然而,研究者日常进行的开放式、多阶段分析(其中任一步骤的错误选择都可能导致整个结论偏离正轨)在现有评估中仍大多未被检验。作者引入了 GeneBench‑Pro,一个经过大幅加固和扩展的基准测试,包含 129 个跨基因组学、定量生物学和转化生物医学的问题。每个问题都要求 agent 在最小指导下穿越多个相互依赖的决策点,反映了区分专家与新手推理的“注意‑行动”差距。通过分层公开发布并评估超过 60 种模型配置,GeneBench‑Pro 揭示出即使是最前沿的模型也难以可靠地闭合推理环路,从而为自动化科学发现这一新兴、高影响力的能力提供了精确的度量。

实验

GeneBench‑Pro 在一个无互联网的容器化 Linux 环境中评估前沿模型在长周期、多阶段基因组分析上的表现,采用严格的二值评分,要求在所有决策点上得出正确的最终答案。结果表明,现有模型能够检测数据异常并完成中间步骤,但它们持续无法完成可靠端到端性能所需的“注意‑行动”推理闭环,这一模式类似于科学问题解决中专家的与新手之间的差异。这一质性差距凸显出,尽管进展迅速,在规划、自我修正和不确定性感知控制等方面仍需取得重大能力进步,模型才能自动化那些目前需要专家科学家进行的分析,而这一目标对加速发现具有变革性潜力。

GeneBench‑Pro 强制施加设计约束,使科学终点可识别,同时保留现实中的模糊性。框架要求存在可恢复的真实答案、单一由经验约束支撑的可辩护答案,以及正确与错误解之间明确的数值差距,从而避免常见的失败模式,如不可恢复的参数、欠规范化和评分伪影。问题规范规则进一步确保提示定义了科学问题而不指定分析方法,并且质量控制阈值不引入任意评估结果。Agent 根据实际能从提供的数据中恢复的量进行评估,而非根据隐藏的数据生成参数,从而避免因采样变异而错误惩罚正确的分析。每个任务仅支持一个可辩护的答案,因为数据或提示中包含了合理排除替代方案的经验约束,避免了评估工作流偏好而非推理的情况。看似合理但错误的分析和快捷方法在消融套件中以明显差距失败,确保错误解不会被误判为正确。提示指明了科学问题和目标估计量,但不包含规范性指令,将重点放在开放式推理而非按食谱操作。质量控制要求使用阈值,使附近合理的值产生相同评分结果,因此基准测试衡量的是对定性问题的识别,而非对任意截断点的敏感性。

基准测试问题的外部审查揭示了多类问题,促使进行了修订以提高清晰度和科学严谨性。常见的调整包括细化欠规范化或模糊的提示,将评分与可辩护的替代方法对齐,更新真实答案以匹配可实现的数据,以及修复与所述任务不符的方法实现。对于存在可辩护替代方法的问题,例如混合祖先推断任务中后验加权的祖先分数在科学上是合理的,则更新为接受这些替代方案,而非要求一个硬性分类结果。一个遗传相关性基准测试被发现评分依据的是临时的 LD‑score 估计量而非真正的 LDSC,参考实现已更正以匹配其声称评估的方法。当原始提示下真实答案无法恢复时(如动态药物基因组治疗响应),基准测试被重新对齐,以使用数据生成过程的实现数据,并明确验证器目标和冗余规格。针对一个体细胞靶点激活问题的模糊提示(为不涉及结构变异的高拷贝数解读留下了空间),通过添加明确指明因果结构变异机制措辞澄清了面向求解者的材料。

GPT‑5.6 Sol 能持续识别并应对 GPT‑5.5 所忽略或以更简单、不恰当方法处理的细微数据复杂性。在药物基因组生存分析、细胞类型遗传力和肽 pQTL 任务中,GPT‑5.6 Sol 正确针对时间依赖性混杂、参考面板质量和剂量‑响应不一致做出了调整,从而做出更可靠的分析决策。对于药物基因组时间‑事件数据,GPT‑5.6 Sol 使用带稳定逆概率权重的边际结构 Cox 模型来处理治疗‑混杂反馈,而 GPT‑5.5 则应用了未考虑这种反馈的传统计数过程 Cox 模型。在选择 LD‑score 参考面板时,GPT‑5.6 Sol 应用了更严格的质量过滤,包括填充质量和卡方阈值,产生更精细的 SNP 集合,而 GPT‑5.5 仅根据基础过滤后的等位基因频率一致性选择面板。在桥校准 pQTL 分析中,GPT‑5.6 Sol 识别出具有不一致剂量‑响应斜率的肽并将其排除后再取平均值,而 GPT‑5.5 则直接将所有六种肽取平均,包括那些模式不一致的。

GeneBench‑Pro 框架强制实施设计约束,确保每个任务具有单一可辩护的真实答案,并且评分隔离科学推理而非工作流习惯,失败模式的设计旨在清晰区分正确与错误的解。外部审查和修订周期细化了基准提示和验证器逻辑以消除歧义,并确认现实世界的复杂性不会损害评分可靠性。对比测试显示,GPT‑5.6 Sol 持续应用更恰当的统计校正和质量过滤来处理细微的数据混淆,而 GPT‑5.5 则默认采用更简单的方法,这证明该基准具备检测分析推理中有意义差异的能力。


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