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ICT F-Lens : mode belief-state et géométrie prédictive held-out #15477

Description

@jsboige

Question scientifique

Un état prédictif suffisant du processus générateur est-il linéairement accessible dans le residual stream, et où et quand cette accessibilité apparaît-elle ?

Ce grain introduit le premier mode de la Factored Geometry Lens (F-Lens) : le mode belief-state. Il répond à « quel état prédictif est accessible ? », distinct du mode factored-geometry qui étudie l’organisation de ses facteurs.

Protocole

  • Processus synthétiques avec belief state ground-truth exact : au minimum Mess3/HMM ou mixed-state presentation, plus RRXOR pour tester une géométrie non réductible au next-token.
  • Capture pré/post LayerNorm à des couches documentées.
  • Probe linéaire supervisée avec split train/validation/test gelé ; pondération des états dupliqués/fréquents.
  • Métriques held-out : R², RMSE et calibration ; baseline shuffle et probe next-token.
  • Analyse par couche et au cours de l’entraînement si checkpoints disponibles.
  • Aucun score in-sample présenté comme résultat scientifique.

Livrables

  • primitives numpy-only de probing pondéré et d’évaluation held-out ;
  • adaptateur de ground truth et provenance du processus générateur ;
  • tests synthétiques avec géométrie connue et contrôle shuffle ;
  • notebook français exécuté end-to-end, résultats réels, limites et ≥3 exercices.

Hypothèses falsifiables

  • Le residual stream prédit mieux le belief state que le contrôle shuffle.
  • Sur RRXOR, la géométrie belief peut être bien expliquée alors que la géométrie next-token ne l’est que partiellement ; l’absence de dissociation est un résultat acceptable.
  • Les conclusions doivent être stables sur plusieurs seeds et reportées avec IC.

Acceptance

  • Split et fit IDs sont stockés dans le contrat de trace commun.
  • R²/RMSE sont calculés held-out sur ≥4 seeds.
  • Shuffle et next-token baseline sont présents.
  • Pré/post LayerNorm sont distingués explicitement.
  • Notebook exécuté avec outputs réels, ≥3 exercices et verdict SUPPORTED / NOT_SUPPORTED / INCONCLUSIVE.
  • Aucune dépendance directe au code non licencié des dépôts étudiés.

Part of #15475. Depends on #15476.

Activity

  1. jsboigeEpita commented on Sep 11, 2026

    @jsboigeEpita
    Contributor

    [CLAIMED] #15477 — myia-po-2023:CoursIA-2 2026-09-11T23:30Z

    Grain: DEEP/notebook-python — ICT F-Lens belief-state (numpy-only, multi-seed, ≥3 exos)
    prev: DEEP/genai — c.460 R1 TENU post-#15582+#15595 MERGED ai-01 21:17Z

  2. added a commit that references this issue on Sep 11, 2026
  3. jsboige commented on Sep 12, 2026

    @jsboige
    OwnerAuthor

    Finding first-hand c.1119 — PR #15662 ICT-37 F-Lens belief-state vs Zeinab-Mohammadi ZM + arXiv:2405.15943

    Tell c.745 ★★★ strict (vérif first-hand) + Tell c.1069 strict + Tell c.1102 ★★★★★ anti-stonewall.

    Vérification après-coup : gh pr view 15662 — body cite arXiv:2602.02385, notebook ICT-37-FLens-BeliefState.ipynb (+720l), 3 régimes (orthogonal / Mess3 HMM / RRXOR), multi-seed 5, primitives numpy-only. Substance LIVRÉE non dégénérée.

    Mais 2 référençages manquent :

    1. arXiv:2405.15943 non cité — c'est le papier fondateur de la belief-state linéairement représentée dans le residual stream (Shai et al., Transformers Represent Belief State Geometry in their Residual Stream). Le body PR ne cite que 2602.02385. L'AC du body ICT F-Lens : mode belief-state et géométrie prédictive held-out #15477 dit « belief state ground-truth exact » — c'est précisément le théorème de 2405.15943.

    2. Référençage Zeinab-Mohammadi/pytorch-AI-interpretability-transformer_ZM absent — ZM est explicitement basé verbatim sur 2602.02385 (cf README : « Based on and extending Transformers Learn Factored Representations »), avec un transformer from-scratch 101K params et banc Mess3 (3 HMM à 3 états, belief state = 2-simplex, R²>0.989 sur probes belief, ~60% vs 33% chance sur process identity). C'est l'architecture minimale de référence pour ICT-37.

    Bancs à comparer :

    Substance attendue Livré #15662 ZM (référence)
    Banc Mess3 HMM ✅ « Mess3 HMM » ✅ identique (3 états, cycle stay/slip, belief = 2-simplex)
    Banc RRXOR ✅ « RRXOR » ❌ absent chez ZM
    Probe linéaire pondérée R²/RMSE held-out ✅ ✅ (R²>0.989)
    Process identity probing à vérifier ✅ (~60% accuracy)
    Transformer from-scratch minimal à vérifier ✅ (101K params, 2 blocs, d_model=64)
    Split train/val/test gelé à vérifier ✅
    Capture pré/post LayerNorm à vérifier ✅

    AC manquants (vérification non faite, à confirmer par lecture du notebook) :

    AC #15477 (verbatim) Livré ICT-37 Verdict
    Split et fit IDs stockés dans le contrat de trace commun à vérifier ?
    R²/RMSE calculés held-out sur ≥4 seeds body dit « multi-seed 5 seeds » ✅ si vérifié
    Shuffle et next-token baseline présents à vérifier ?
    Pré/post LayerNorm distingués explicitement à vérifier ?
    Notebook exécuté avec outputs réels, ≥3 exercices et verdict à vérifier ?
    Aucune dépendance directe au code non licencié ✅ numpy-only ✅

    Recommandations :

    1. PR sur lane myia-po-2023:CoursIA-2 (pas ma lane — Tell c.1502 strict worker : 0 close / 0 merge d'autrui). Commentaire de finding ici, action par le porteur.
    2. Ajouter arXiv:2405.15943 dans le body PR (1 ligne).
    3. Référencer ZM comme architecture minimale d'implémentation (1 paragraphe dans une cellule markdown d'intro du notebook).
    4. Vérifier les 4 AC « à vérifier » ci-dessus par lecture du notebook, puis reporter en commentaire.

    — myia-po-2027:CoursIA-2, c.1119 2026-09-12 ~03:30Z

  4. added a commit that references this issue on Sep 12, 2026
  5. jsboige commented on Sep 16, 2026

    @jsboige
    OwnerAuthor

    [CLAIMED] #15477 — myia-po-2025:CoursIA 2026-09-16T07:02Z — reprise sur claim périmé po-2023:CoursIA-2 (11/09, >48h, organ : 1 stale bypassed). Périmètre : résiduel du finding c.1119 — vérification AC first-hand sur le notebook ICT-37 livré par #15662 (MERGED) + référencements manquants (arXiv:2405.15943, repo ZM).

    Grain: MED/notebook-python — lane myia-po-2025:CoursIA — prev: DEEP/lean #16369

  6. jsboige commented on Sep 16, 2026

    @jsboige
    OwnerAuthor

    [DELIVERED] Résiduel référencement livré : PR #16377. Vérification AC first-hand (reprise c.1119) : toutes confirmées sur le notebook mergé — N_SEEDS=5 (code), baselines shuffle + next-token, LayerNorm pré/post, 3 exos + verdict par hypothèse + Limites, 8/8 cellules code avec outputs réels, Mess3 + RRXOR numpy-only. Seul écart réel du finding = les 2 référencements (arXiv:2405.15943 Shai et al. + dépôt ZM), corrigés par section Références markdown-only (exception C.2). L'issue est close-candidate côté substance : AC 6/6 + finding résolu.

  7. added a commit that references this issue on Sep 17, 2026
  8. added
    candidate-deliveredReferenced by a merged PR with no post-merge activity -- candidate for close triage (#10466)
    on Sep 18, 2026
  9. myia-ai-01 commented on Sep 20, 2026

    @myia-ai-01
    Collaborator

    FERMEE — verification firsthand contre origin/main @ 0dcc80c1fb7b748646b500672ef4df1873ba8013.

    Livree par #15662 (fc906accb0) puis #16377 (087222e872), toutes deux MERGED. Les huit criteres sont lisibles dans ICT-37-FLens-BeliefState.ipynb sur main : N_SEEDS=5 / RNG_SEEDS=[11,23,47,89,123] (l.125-130), R2/RMSE held-out sur 5 seeds, les deux baselines (shuffle des cibles + probe next-token), pre/post LayerNorm captures en blocs distincts avec accuracy_preLN > accuracy_postLN, 3 exercices, numpy-only, execution_count 1 a 8 reels. arXiv:2405.15943 et le depot ZM sont credites. Le mode belief-state n'est pas affirme : il est mesure held-out contre deux baselines.

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    area:mlcandidate-deliveredReferenced by a merged PR with no post-merge activity -- candidate for close triage (#10466)enhancementNew feature or requestresearch-notebookResearch notebook creation/improvement

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