安全倫理
臨床 LLM 的語義穩定性問題:同一患者不同措辭導致診斷差異
Same Patient, Different Words, Different Diagnosis? Evaluating Semantic Stability in Clinical LLMs

arXiv cs.CL · 2026-06-01
摘要
研究發現臨床大語言模型對語言措辭的微妙變化非常敏感,即使語義相同的表述也會產生不同診斷結果,這在醫療決策中構成嚴重風險。研究團隊提出了一套基於自然語言推理的語義驗證框架,通過意義保留變異敏感度(MVS)等指標來量化模型的穩定性問題,並由臨床專家進行審核驗證。
大型語言模型(LLMs)在臨床應用中日益普及,但其行為對細微的語言變化極為敏感,包括重述或句法變異。在醫療這種安全關鍵的場景中,語義等價的輸入理應產生一致的預測,然而目前的挑戰在於確保提示(prompt)的變化真正保留了臨床意義,因為基於嵌入的相似性指標往往無法捕捉涉及否定、時間性或嚴重性的區別。
為解決此限制,研究團隊提出了一套基於自然語言推理(NLI)的語義驗證框架。該框架利用「LLM-as-a-judge」來過濾並精修意義保留的提示變異,最後由臨床專家進行審核驗證。研究同時引入了三個指標來量化模型的敏感度:意義保留變異敏感度(MVS)、信心變化(ΔC)以及最壞情況不穩定性(WCI)。
研究團隊在相同的模型家族和參數量級下,評估了 16 個開源通用(GP)與醫療(DS)大型語言模型,使用的提示是基於 DiagnosisQA 和 MedQA 數據集進行重述的結果。結果顯示,領域特定(DS)模型之間的魯棒性差異參差不齊且高度依賴具體模型,即領域專業化並不一致地提升或降低對意義保留提示重述的魯棒性。部分 DS 模型在與 GP 對手比較時排名最穩,而強大的 GP 基線模型也保持競爭力。
●開發者:需要在臨床 LLM 應用中加入語義穩定性測試和驗證機制,確保醫療決策的一致性
●投資人:臨床 AI 應用需謹慎評估模型可靠性,該領域的合規成本與風險較高
●一般用戶:未來使用基於 LLM 的醫療診斷工具時應了解其侷限性,避免過度依賴
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