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原文
arXiv:可解释性· arXiv:2610.04245· Han Wang, Erik Miehling, Dennis Wei, Karthikeyan Natesan Ramamurthy, Huan Zhang·本站收录· 原文发表

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

论文速读

可解释性

据论文 PDF 整理(AI 生成),以原文为准

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。

问题
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。
方法
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。
实验与结果
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。
局限与可以继续做的
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。
实验设置Llama-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) 等 · steerability、incoherence ratio
被测模型
Llama-3.1-8B-InstructQwen2.5-3B-Instruct
基准
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)
指标
steerabilityincoherence ratio
AI 导读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。

深度解读

6个问题,点开问题读完整回答

  1. 这篇论文试图解决什么问题?

    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. 有哪些相关研究?

    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. 论文如何解决这个问题?

    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. 论文做了哪些实验?

    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。

    表格较宽,可左右滑动

    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. 有什么可以进一步探索的点?

    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. 总结一下论文的主要内容

    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。
阅读原文arxiv.org