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arXiv:可解释性· arXiv:2610.04245· Han Wang, Erik Miehling, Dennis Wei, Karthikeyan Natesan Ramamurthy, Huan Zhang·Indexed by this site · Originally published

研究揭示语言模型拒答行为的转向维度差异

On the Steering Dimensionality of Refusal in Language Models

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Interpretability

Based on 论文 PDF (AI 生成); refer to the original

在两个指令模型上,安全对齐触发的拒绝为1维可操控,一般语境拒绝即使5维仍不能稳定控制。

Questions
激活操控常默认一个方向就能诱导并抑制高层行为。拒绝可能有更复杂的激活几何,且安全对齐触发的拒绝未必与一般语境拒绝共用同一方向。工作要度量这两类拒绝各自所需的最少steering维数。
Methods
将单向量推广为对比激活差上的k维子空间,用PCA、SVD或K-Means抽取。加性平移用于诱导拒绝,正交投影消融用于抑制拒绝。充分维数由维数升高时的单调改进和其后的饱和来界定,并同时看回答是否变不连贯。
Experiments and results
Llama-3.1-8B-Instruct与Qwen2.5-3B-Instruct上,安全对齐拒绝为1维可操控。一般语境拒绝在5维内仍不能被稳定控制,安全子空间也很少抑制它。Qwen上较高维消融会损伤连贯性。
Limitations and future work
作者指出只评了两个指令微调模型,分析限于拒绝,两类几何差异的机制仍不清楚。实验覆盖k为1、2、3、5与三种子空间构造,评审用Qwen3.8-27B;正文未给出steerability百分比,也未报告加性操控入选的层和系数。
Experimental setupLlama-3.1-8B-Instruct、Qwen2.5-3B-Instruct · Arditi et al. (2024) 有害/无害查询、自建安全对齐对比集(200对) et al. · steerability、incoherence ratio
Evaluated models
Llama-3.1-8B-InstructQwen2.5-3B-Instruct
Benchmarks
Arditi et al. (2024) 有害/无害查询自建安全对齐对比集(200对)自建一般语境拒绝对比集(200对)自建加性评测集(50条无害查询)自建方向消融评测集(四类各50条)
Metrics
steerabilityincoherence ratio
AI summary研究提出用转向子空间维度衡量控制某一行为所需的最小维度,并检验两类拒答行为。结果显示,由安全对齐触发的拒答是 1 维可转向的,多个不同转向方向都能实现相近控制;而一般语境中的拒答激活几何更复杂,即使 5 维转向子空间也无法可靠覆盖其全部可转向变化。作者据此指出,拒答背后的激活几何高度依赖语境,可能远比单一线性转向方向复杂。

研究提出用转向子空间维度衡量控制某一行为所需的最小维度,并检验两类拒答行为。结果显示,由安全对齐触发的拒答是 1 维可转向的,多个不同转向方向都能实现相近控制;而一般语境中的拒答激活几何更复杂,即使 5 维转向子空间也无法可靠覆盖其全部可转向变化。作者据此指出,拒答背后的激活几何高度依赖语境,可能远比单一线性转向方向复杂。

Paper analysis

6 questions; open one to read the full answer

  1. What problem does this paper attempt to solve?

    作者要确定两类拒绝各需多少维,才能同时诱导并抑制该行为。

    两类拒绝各需要多少个方向,才能既诱导又抑制该行为。

    • 出现场景:语言模型把高层概念编码进内部表示,激活操控据此改变生成。作者认为,若一个方向真正介导该行为,加上它应诱导行为,消掉它应抑制行为。
    • 现有缺口:许多方法假设单一方向就够。作者认为只做加性操控不能确立单方向控制;行为还可能位于更高维、更复杂的几何中,相近语义也可能对应不同方向。
    • 两类拒绝:安全对齐触发的拒绝,与非安全设置中的一般拒绝,未必共用同一几何。图1图注写有定性例子,正文未转录例子原文。
    • 要回答的量:多少个steering维数足以控制拒绝,以及该维数是否随设置变化。作者用子空间而不是单向量来定义这个最小维数。
  2. What related research exists?

    单方向假设与更富的拒绝几何并存,作者据此度量所需子空间维数。

    作者把缺口放在“单方向足以控制”和“拒绝几何更丰富”这两类已有说法之间。

    表示工程与激活操控

    • 表示工程:引言把Wehner et al. (2025)、Zou et al. (2023) 与Zou et al. (2024) 作为利用内部表示做干预的背景,未展开各自做法。
    • 激活操控:Huben et al. (2024) 讨论激活空间中的可解释结构。Rimsky et al. (2024) 与Turner et al. (2023) 沿概念方向干预隐藏激活。
    • 已展示的用途:论文合并列举persona控制(Chen et al., 2025)、推理校准(Chen et al., 2025)、条件激活操控(Lee et al., 2025)、指令遵循(Stolfo et al., 2025)、越狱易感性(Wang et al., 2025)与幻觉缓解(Wang et al., 2025)。作者认为许多工作主要评加性操控,其成功本身不能确立单方向控制。

    单方向假设与拒绝几何

    • 线性表示:Park et al. (2024) 讨论线性表示假设。论文称多数工作假设目标行为可由激活空间中的单一方向线性控制。
    • 更高维几何:引言引用Tan et al. (2024),称行为通常可表示在更高维子空间、几何更复杂;作者认为单方向可能不够。
    • 拒绝上的不同报告:Arditi et al. (2024) 报告单一向量可通过加性与方向消融介导拒绝。Wollschläger et al. (2025) 报告多个独立方向和多维concept cones。论文把Pan et al. (2025) 与Zhao et al. (2025) 并列为类似观察,未转述二者的具体结果。作者认为对齐触发的拒绝还可能不同于一般拒绝,故维数仍不清楚。

    对照做法与数据

    • 单向量特例:对激活差取平均得到一个方向。作者将其对应为K-Means的k=1,并引用Arditi et al. (2024)、Wang et al. (2025) 与Zhao et al. (2026)。
    • 数据来源:安全对比沿用Arditi et al. 的有害/无害查询。论文未把上述方法当作数值基线重跑。

    作者将这项工作放在子空间设定下,分别度量两类拒绝的steering dimensionality。

  3. How does the paper address this problem?

    用对比激活抽出k维子空间,以加性诱导和消融抑制界定充分维数。

    作者把单向量操控推广为steering子空间,并用加性与方向消融是否一起满足单调性和饱和,定义行为的steering dimensionality。

    问题设定与充分维数

    • 子空间:层l上,序列末token的激活差堆成对比矩阵H。从中抽出k个方向,组成V_k。
    • t维可操控:t是足以覆盖目标行为表示的维数。k小于t时,加维应加强控制;k达到t后,再加维应几乎不再改进。
    • 两条性质:单调性要求S_add与S_abl在k小于t时不随k下降。饱和要求k不小于t时,二者接近t维时的分数。作者还要求回答质量随维数保持稳定,否则分数变化不能主要看成行为控制的差别。

    两类对比如何构造

    • 安全对齐触发的拒绝:有害提示为正例、无害提示为负例,做法跟随Arditi et al.。作者称安全对齐使两类提示倾向于引出不同激活。
    • 一般语境拒绝:同一无害查询配拒绝回答与肯定回答,再与查询拼接后取激活。作者称这不依赖自然分开的提示分布,因而更一般,并引用Miehling et al. (2026)。
    • 三种抽取:PCA取中心化后的前k个主成分;SVD直接取右奇异向量,不要求中心化;K-Means取簇中心。既有的激活差平均对应K-Means的k=1。PCA与SVD的更高维包含前k个成分;不同k的K-Means不必嵌套,作者只做经验检查。

    两类干预

    加性操控把激活平移进子空间,检验方向是否足以诱导行为:h(l)′ ← h(l) + Vk(l)⊤ αk。α_k的每一项控制对应方向的强度。

    方向消融去掉子空间内的分量,检验这些方向是否必要:h(l)′ ← (I − Pk(l)) h(l)。P_k是用Moore–Penrose伪逆写出的正交投影。k=1即既有的单方向设定。

    成功如何判定

    • 两个二元函数:M表示回答是否出现目标行为,Q表示回答是否连贯。
    • 加性成功:行为出现且连贯。所用回答集合平时不引出该行为。
    • 消融成功:行为不再出现且连贯。所用回答集合用来引出该行为。
    • 分数:steerability是相应集合上的成功比例。作者还希望子空间尽量少缠上其他行为或一般能力。
  4. What experiments did the paper conduct?

    作者称安全拒绝1维可操控,一般拒绝5维仍不足,二者几何不同。

    实验设置

    • 被测模型:Qwen2.5-3B-Instruct与Llama-3.1-8B-Instruct。数据生成用Gemma-4-31B-Instruct,评审用Qwen3.8-27B。
    • 对比数据:安全设置按Arditi et al. 的做法构造200对有害/无害查询,论文未说明划分。一般语境先生成200条基础查询,每条生成五条拒绝与五条肯定回答,再保留200对。附录A.2给出提示词。
    • 评测集:加性为50条无害查询。方向消融四类各50条:有害查询;有害查询加拒绝有害请求的指令;有害查询加拒绝一切请求的指令;无害查询加拒绝一切请求的指令。有害查询从Arditi et al. 测试集随机抽样;无害查询与加性评测相同。论文未说明200对与这些抽样是否重叠。
    • 指标:steerability看行为是否按意图改变且回答连贯;图中另报incoherence ratio,图注称为回答质量变差的比例,正文未给计算公式。
    • 解码与汇总:温度0.6,top-p 0.95,验证集和测试集上每个输入采样3次。论文未说明3次如何汇总,也未报告评审与人工的一致性。
    • 干预范围:k取1、2、3、5,构造为K-Means、PCA、SVD。加性在验证集上扫描层与系数,取表现最好的配置用于测试集,入选值未报告。方向消融默认施加于深度三分之一到三分之二的层。

    主结果

    正文与图注给出结论,但未列出Fig. 2–5的柱高,下表因此不填百分比。

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    模型与行为作者报告的结果构造出处
    Llama-3.1-8B-Instruct,安全对齐拒绝1维满足两条性质;加性接近饱和;单方向足以抑制有害查询上的拒绝(有、无安全拒绝指令)文本点名K-Means与SVDFig. 2
    Qwen2.5-3B-Instruct,安全对齐拒绝1维可操控;三种构造均可;多个不同方向可比K-Means、PCA、SVDFig. 3
    Llama-3.1-8B-Instruct,一般语境拒绝5维仍不能捕获全部语义;K-Means的steerability在3维后大体饱和,四类设置的方向消融仍无效图中含三种,文本强调K-MeansFig. 4
    Qwen2.5-3B-Instruct,一般语境拒绝5维仍不足;消融能改变拒绝,同时损伤连贯性图中含三种Fig. 5
    • 作者称安全对齐触发的拒绝与Arditi et al. 的单方向图景一致,并认为不同抽取得到的方向可以达到可比控制,与Wollschläger et al. 报告的多个独立方向相符。
    • 作者称一般语境拒绝的激活几何更丰富:分数停止上升,并不等于方向消融已经去掉拒绝。
    • 作者认为拒绝没有统一的激活几何,而是随表达语境占据不同结构。

    安全子空间能否抑制一般拒绝

    • 测了什么:用安全对齐对比抽出的子空间做方向消融,看能否抑制一般语境拒绝。
    • 结果:Fig. 2与Fig. 3的图注称,这类子空间不覆盖一般拒绝的语义;正文称消融对一般拒绝抑制很少,且弱于抑制安全拒绝。百分比未给出。
    • 作者的解读:两类拒绝在激活空间中结构不同。

    连贯性下降与失败方式

    • Qwen:Fig. 3与Fig. 5把部分较高k标灰。图注称原因是消融开始损伤连贯性,从而使steerability下降。作者认为这可能说明抽出的子空间与支撑更一般能力的表示纠缠。
    • Llama的一般拒绝:作者称各评测设置上的方向消融仍然无效,并称该结果有些反直觉:模型能在多种查询上给出相似拒绝,结果却未表现为线性可操控。
    • 作者的期望:操控应选择性影响目标行为,并尽量不影响无关能力;质量不稳时,分数变化不能单独当成行为控制变强或变弱。

    其他消融与分析

    • PCA对H中心化后取主成分;SVD不要求中心化;K-Means取簇中心,k=1对应激活差平均。
    • 作者称PCA/SVD的更高维包含前k个成分,故单调性预期自然;K-Means不同k不必嵌套,只做经验检查,正文未单列该检查的数值。
    • Llama的安全拒绝:文本点名K-Means与SVD有效,未单独陈述PCA是否达到同样控制。
    • Qwen上被标灰的是消融损伤连贯性,图注未把同一下降归于加性操控。
    • 加性层与系数的入选值、验证集分数,以及Fig. 2–5的具体百分比,正文均未报告。
  5. What are some points that can be further explored?

    作者称需扩展模型与行为,并弄清两类拒绝几何差异从何而来。

    作者指出的局限与后续方向

    • 模型范围:只评估了Qwen2.5-3B-Instruct与Llama-3.1-8B-Instruct两个指令微调模型。作者称需要在更多模型家族和规模上评估,以看发现是否普遍(Appendix A.1)。
    • 行为范围:分析集中于拒绝。作者称后续应检查其他行为是否有类似的steering-dimensionality模式,并举例不同语言风格、人格特质、指令遵循等(Appendix A.1)。
    • 机制:作者写实验看到两类拒绝的激活几何有很大不同,但产生差异的机制仍不清楚,并称值得进一步研究(Appendix A.1)。

    实验覆盖范围

    • 被测模型为Qwen2.5-3B-Instruct与Llama-3.1-8B-Instruct,共2个(第4节)。
    • 子空间取k为1、2、3、5,构造为K-Means、PCA、SVD;干预为加性与方向消融。方向消融有四类诱导设置,每类50条;加性评测为50条无害查询(第4节)。
    • 安全对比为200对;一般语境先有200条基础查询,每条生成五条拒绝与五条肯定回答,再保留200对。论文未说明200对的划分,也未说明与从Arditi et al. 测试集抽取的评测查询是否重叠(第4节)。
    • 解码为温度0.6、top-p 0.95,验证集与测试集上每个输入采样3次;评审模型为Qwen3.8-27B。论文未报告3次采样如何汇总、评审与人工的一致性,以及加性扫描后入选的层和系数(第4节)。
    • 查询生成使用Gemma-4-31B-Instruct。附录A.2给出数据生成、评审和两类拒绝指令的提示词;生成模板含DOMAIN占位,正文未报告实际领域。Fig. 2–5的百分比未写入正文。
  6. Summarize the main content of the paper

    作者称拒绝的操控维数随语境变化:安全对齐为1维,一般语境5维仍不足。

    拒绝能否被低维激活方向同时诱导和抑制,取决于它来自安全对齐还是一般语境。

    • 问题:现有操控常默认一个方向既足以诱导行为、也为其表达所必需。作者要度量两类拒绝各自的最小充分维数。
    • 做法:用末token激活差构成对比矩阵,经PCA、SVD或K-Means取子空间。加性平移看能否诱导拒绝,投影消融看能否抑制拒绝。充分维数要求此前分数不降、此后接近饱和,且回答质量保持稳定。
    • 安全对齐拒绝:在Llama-3.1-8B-Instruct与Qwen2.5-3B-Instruct上,作者称该行为是1维可操控的。加性在单方向上接近饱和;单方向消融足以抑制有害查询上的拒绝,包括加或不加安全拒绝指令。Qwen上三种构造均可;Llama上作者点名K-Means与SVD。
    • 一般语境拒绝:作者称5维子空间仍不能稳定控制。Llama上K-Means的steerability在3维后大体饱和,但四个评测设置的方向消融仍然无效,作者称这有些反直觉。Qwen上消融能改变拒绝,同时损伤连贯性;图注将k∈{3,5}标灰,并称分数因此下降。
    • 跨语境:安全对比抽出的子空间对一般拒绝抑制很少。作者认为两类拒绝占据不同的激活结构,拒绝没有统一几何。
    • 作者的结论:评估某一行为能否被激活操控控制时,需要看steering dimensionality,而不能默认单方向;该维数随拒绝出现的语境变化。
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