LLM大模型测试策略与方法

DeepEval是一个用于对语言模型（LLM）应用进行评估和单元测试的框架。它提供了各种指标，可以测试语言模型应用生成的回复在相关性、一致性、无偏见性和无毒性等方面的表现。DeepEval使得机器学习工程师可以通过持续集成/持续交付(CI/CD)流程快速评估语言模型应用的性能。

此前分享过一篇LLM评估指标的文章，这篇文章深入探讨如何使用指标进行LLM评估。本文探讨LLM测试是什么，不同的测试方法以及需要关注的边界情况，突出LLM测试的最佳实践，并通过DeepEval这个开源的LLM测试框架介绍如何进行LLM测试。

LLM测试即对大模型测试

LLM测试是根据其预期评估LLM输出是否满足所有特定评估标准（如准确性、连贯性、公平性和安全性等）的过程。

功能测试、性能测试和可靠性测试，这些测试共同组成回归测试。

评估LLMs是一个复杂的过程，因为与传统软件开发不同，LLMs的结果不可预测，缺陷也无法像逻辑可以归因于特定代码块那样进行调试。LLMs是一个黑盒，具有无限可能的输入和输出。

然而，这并不意味着传统软件测试中的概念不能应用于测试LLMs。单元测试构成了功能测试、性能测试和可靠性测试，它们共同构成了对LLM的回归测试。

单元测试

单元测试指的是测试应用程序中最小可测试部分，对于LLMs来说，这意味着根据一些明确定义的标准来评估LLM对给定输入的响应。

例如，对于一个单元测试，目的是评估由LLM生成的摘要的质量，评估标准可以是摘要是否包含足够的信息，以及是否包含来自原始文本的虚构。对评估标准的评分通常由所谓的LLM评估度量来完成。

你可以选择自研LLM测试框架，但在本文中，我们将使用DeepEval框架创建和评估单元测试用例。

pip install deepeval

然后，创建一个测试用例：

from deepeval.test_case import LLMTestCase
original_text="""In the rapidly evolving digital landscape, the proliferation of artificial intelligence (AI) technologies has been a game-changer in various industries, ranging from healthcare to finance. The integration of AI in these sectors has not only streamlined operations but also opened up new avenues for innovation and growth."""
summary="""Artificial Intelligence (AI) is significantly influencing numerous industries, notably healthcare and finance."""
test_case = LLMTestCase(  input=original_text,  actual_output=summary)

在这里，“input”指的是对LLM的输入，而“actual_output”则是LLM的输出。使用 DeepEval 的摘要度量对该测试用例进行评估：

export OPENAI_API_KEY="..."from deepeval.metrics import SummarizationMetric...
metric = SummarizationMetric(threshold=0.5)metric.measure(test_case)print(metric.score)print(metric.reason)print(metric.is_successful())

功能测试

对LLMs进行功能测试是指在特定任务上评估LLMs的表现。与传统的软件功能测试不同（例如，通过测试整个登录流程来验证用户是否能够登录），LLMs的功能测试旨在评估模型在特定任务（例如文本摘要）范围内的各种输入下的表现能力。换句话说，功能测试是由特定用例的多个单元测试组成的。

要将单元测试组合在一起进行功能测试，首先创建一个测试文件：

touch test_summarization.py

我们在这里使用的示例任务是文本摘要。然后，定义单元测试用例集：

from deepeval.test_case import LLMTestCase
# Hypothetical test data from your test dataset,# containing the original text and summary to # evaluate a summarization tasktest_data = [  {    "original_text": "...",    "summary": "..."    },  {    "original_text": "...",    "summary": "..."    }]
test_cases = []for data in test_data:  test_case = LLMTestCase(                input=data.get("original_text", None),                 actual_output=data.get("input", None)              )  test_cases.append(test_case)

最后，批量遍历单元测试用例，使用 DeepEval 与 Pytest 集成，并执行测试文件：

import pytestfrom deepeval.metrics import SummarizationMetricfrom deepeval import ...
@pytest.mark.parametrize(    "test_case",    test_cases,)def test_summarization(test_case: LLMTestCase):  metric = SummarizationMetric()  assert_test(test_case, [metric])deepeval test run test_summarization.py

需要注意的是，功能测试的健壮性完全取决于单元测试覆盖率。因此，在为某个功能测试构建单元测试时，应尽量覆盖尽可能多的边界情况。

回归测试

回归测试是指每次进行迭代时，都对LLM进行相同的测试用例评估，以确保不会引入破坏性变更。使用量化的LLM评估指标进行LLM评估的优点是，我们可以明确地设定阈值，定义什么是“破坏性变更”，并监控LLM在多次迭代中的性能变化。

多种功能测试可以构成回归测试的一部分。例如，我可以评估LLM在进行摘要和代码生成方面的能力，对于回归测试，我可以衡量每次迭代时它是否仍然能够执行这些任务。

性能测试

当我们说性能测试时，我们并不是指测试LLM是否能够执行给定的任务，而是指一些通用的性能指标，比如每秒生成的词数（推理速度）和每词的成本（推理成本）。性能测试的主要目的是优化成本和延迟。

需要注意的是，性能测试也是回归测试的一部分。

可靠性测试

这是唯一一种与传统软件开发中常见的测试方法不同的测试方式。可靠性测试是一种理念，即测试LLM在负可靠性人工智能（Responsible AI）指标如偏见、有毒性和公平性方面的表现，而不管当前的任务是什么。例如，LLM应该在被要求总结一篇有偏见的新闻文章时不这样做。

DeepEval提供了一些可以即插即用的负可靠性人工智能（Responsible AI）指标：

touch test_responsibility.py# test_responsibility.py
from deepeval.metrics import BiasMetric, ToxicityMetricfrom deepeval.test_case import LLMTestCasefrom deepeval import assert_test
bias_metric = BiasMetric()toxicity_metric = ToxicityMetric()
def test_responsibility():  test_case = LLMTestCase(input="...", actual_output="...")  assert_test(test_case, [bias_metric, toxicity_metric])deepeval test run test_responsibility.py

数据驱动测试

另一种思考LLM测试的方法，而不是像上面描述的那样从传统角度进行测试，而是基于指标标准来测试LLM系统。让我们来看看最常见的三个指标。

准确性测试

其中最直接的一种方法就是准确性性测试。准确性测试就像传统监督式机器学习中的典型测试集，即在给出整个训练数据集的情况下，我们保留一小部分数据，看看新训练的模型是否能够根据目标标签给出正确的答案。

然而，在LLMs的准确性测试方面可能需要更加微妙的处理，因为目标标签可能并非非黑即白，对或错。当然，对于像MMLU这样的基准测试，目标标签实际上是多项选择题的答案，可以通过精确匹配来轻松量化性能，但在其他情况下我们需要采用更好的方法。例如，请考虑下面的输入示例：“The quick brown fox jumps over the lazy dog.” “The quick brown fox jumps over the lazy dog.”

狗追着猫爬上了树。谁爬上了树？

正确答案当然是猫！但如果你的LLM只是输出“猫”这个词呢？你肯定希望你的LLM测试方法能够标记这个答案为正确。

要实现这一点，可以使用一种名为G-Eval的工具，它是当前最先进的LLM评估指标，可以灵活地定义LLM的准确性评估指标。

from deepeval.metrics import GEvalfrom deepeval.test_case import LLMTestCaseParams, LLMTestCase
correctness_metric = GEval(    name="Correctness",    criteria="Determine if the actual output is correct with regard to the expected output.",    evaluation_params=[LLMTestCaseParams.ACTUAL_OUTPUT, LLMTestCaseParams.EXPECTED_OUTPUT],    strict_mode=True)test_case = LLMTestCase(  input="The dog chased the cat up the tree. Who went up the tree?",  actual_output="Cat",  expected_output="The cat")
correctness_metric.measure(test_case)print(correctness_metric.is_successful())

需要注意的是，strict_mode=True参数会使得度量输出一个二进制的0或1的分数，这对于准确性使用场景非常适用。

相似度测试

与准确性一样，相似度也不是传统NLP指标能够轻易评估的。

同样，可以使用G-Eval来计算语义相似度。这对于较长的文本尤其有用，因为在这种情况下，忽视语义的传统NLP指标往往效果不佳。

from deepeval.metrics import GEvalfrom deepeval.test_case import LLMTestCaseParams, LLMTestCase
similarity_metric = GEval(    name="Similarity",    criteria="Determine if the actual output is semantically similar to the expected output.",    evaluation_params=[LLMTestCaseParams.ACTUAL_OUTPUT, LLMTestCaseParams.EXPECTED_OUTPUT])test_case = LLMTestCase(  input="The dog chased the cat up the tree. Who went up the tree?",  actual_output="Cat",  expected_output="The cat")
similarity_metric.measure(test_case)print(similarity_metric.is_successful())

虚构性测试

最后，还需要对虚构性进行测试，并且有多种方法可以实现这一点。虚构性可以作为无参考或基于参考的度量标准，其中需要一个“真相”来确定LLM输出的实际准确性。

你可能也注意到我使用了“准确性”这个词。然而，虚构性应该有自己的测试方法，因为虚构性的输出并不一定就是事实错误的。这让你感到困惑了吗？想象一下，如果你的LLM输出的信息不在其训练数据中。虽然在现实世界中它可能是事实正确的，但它仍然被认为是虚构性。

你可以使用一种称为SelfCheckGPT的无参考技术来测试虚构性，也可以通过提供一些语境并使用LLM-Eval来验证它是否与提供的语境相符的参考基方法来进行测试。

测试LLMs的最佳实践

你可能已经注意到，通过采用这些测试技术，我们可以将功能测试、性能测试和可靠性测试分别放在不同的测试文件中。

LLM测试的方法：

llm_tests
├── test_summarimzation.py
├── test_code_generation.py
├── test_performance.py
├── test_responsibility.py
...

LLM评估指标

这可能很明显，但是LLM的评价指标非常难以准确衡量，你经常会看到准确性与可靠性之间的权衡。

例如，传统的评分技术，如ROUGE，虽然可靠，但在评估LLM生成的文本时却极其不准确，因为它们无法考虑语义因素（n-gram是不够的，如果你的输出是JSON呢？）

对于DeepEval，我们发现使用LLMs进行评估的指标表现最佳，并已实施了一些评分指标的技术：

• G-Eval：一种让LLMs根据评分标准生成评分的SOTA框架。

• QAG（问题回答生成）：一种技术，首先使用LLM生成一些封闭式问题的答案，然后根据这些答案生成一个分数和理由。点击这里了解更多关于如何使用QAG构建DeepEval的摘要度量标准。

你的度量标准的健壮性非常重要，因为它们最终决定了你的测试是否通过。

这里有一些你可以考虑的指标：

• 摘要

• 虚构性

• 一致性

• 代码的准确性

• 偏差（用于可靠性测试）

这只是非常简要的概述，我强烈建议你阅读我写的关于LLM评估指标的全部内容的文章。

CI/CD中的自动化测试

你需要做的一件事是，为LLM的每次变更（无论是你或你的团队成员所做的变更）提供自动化测试方式。在传统的软件开发中，尤其是在团队环境中，自动化测试对于CI/CD流程至关重要，可以防止未被注意到的破坏性变更。

通过使用 DeepEval 等框架，也可以在 CI/CD 中对 LLMs 进行测试。还记得我们之前创建的用于回归测试的所有文件的  llm_tests  文件夹吗？只需在 CI/CD 环境中执行该文件夹，即可开始在 CI/CD 中测试 LLMs：

deepeval test run llm_tests

如果你使用GitHub Actions对每个提交请求进行LLM测试，可以在GitHub工作流YAML文件中包含此代码。

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