网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

清华与斯坦福团队在LLM内部发现两种神经元,定位奖励子系统

0
分享至


来源:ScienceAl

编辑:%

大型语言模型的隐藏状态里,早已被发现包含一些与答案正确性、模型置信度和奖励相关的信息。但此前的研究通常直接对完整隐藏状态训练一个探测器,只能说明这些信息「能够被读出来」,却很难进一步回答究竟是模型中的哪些神经元在编码这些信号?

斯坦福与清华大学在一项研究中出了一种更细的观察方式。他们发现,与奖励相关的信息并没有平均分散在整个隐藏状态中,而是集中在一小部分神经元里,并将其称为 reward subsystem,即奖励子系统。


论文链接:https://arxiv.org/abs/2602.00986

模型中的神经元

论文最终找到的两类神经元,分别对应状态价值和逐步奖励预测误差。

第一类是 value neurons(价值神经元)。它们编码当前状态的预期价值,也就是从当前推理状态继续生成下去,最终得到正确答案的概率。

第二类被称为 dopamine neurons(多巴胺神经元)。它们编码的是逐步的时分误差(TD error),反映某一步推理之后,模型预期获得正确答案的概率发生了多大变化。

表 1:奖励子系统的概述。


价值神经元

想要找到这些神经元,研究团队首先训练一个简单的价值探针,从模型隐藏状态预测当前状态的价值。随后,他们逐渐剪掉探测器输入中的神经元,只保留最重要的部分。

结果显示,即使只留下不到 1% 的神经元,模型依然可以较好地预测状态价值。这个现象不仅出现在 Qwen-2.5-14B 模型和 GSM8K、MATH500 任务中,研究人员还在 ARC、MBPP+ 和 IFEval 等不同任务,以及 Qwen、Phi 和 Llama 等不同模型中观察到了类似的稀疏价值神经元。

他们随后对这些神经元进行直接干预,在 Qwen-2.5-7B-SimpleRL-Zoo 上,原始 MATH500 准确率为 75.2%。研究人员只将某一层中排名最高的 1% 价值神经元置零,平均准确率下降到 20.3%;而随机置零同样比例的神经元时,准确率基本保持不变。


图 1:GSM8K 和 MATH500 数据集上 Qwen-2.5-14B-SimpleRL-Zoo 模型第 2–4 层的 AUC 曲线。

不同于一般意义上的「重要神经元」,这些价值神经元被破坏后出现的巨大性能下降,为它们确实承担奖励相关功能提供了因果证据。

多巴胺神经元

价值神经元关注的是当前状态最终能否成功,多巴胺神经元关注的则是刚刚发生的这一步,让成功概率发生了什么变化。

研究人员按照推理段落计算 TD 误差。当某一步让模型最终答对的可能性高于此前预期时,误差为正;如果某一步让情况变差,则为负。对应的神经元也呈现出明显的峰值和低谷。


图 2:多巴胺神经元编码模型当前状态预测误差的信息。

论文展示的一个例子中,模型原本并没有太大把握,但随后找到了关键逻辑步骤并最终解题成功,多巴胺神经元在这些关键节点出现明显峰值。反过来,当模型原本信心较高,却在中途出现逻辑错误时,相应神经元会在错误出现的位置形成低谷。

类似的剪枝实验表明,TD 误差信息同样集中在一小部分神经元中。

神经元的应用

这套奖励子系统还有一个实际用途。

价值神经元在模型开始生成答案之前,就已经能够从初始隐藏状态中提供一定的价值信息。因此,它们可以被用作一种轻量级的模型置信度估计器。在 MATH500 和 ARC 两个任务上,价值神经元方法平均 AUC 达到 0.67,高于论文比较的完整隐藏状态探测器等方法。

表 2:不同模型和基准对不同置信预测方法的 AUC 比较。


多巴胺神经元则可以进一步充当流程奖励模型(PRM)。研究人员让模型每次产生 4 个候选推理步骤,再根据多巴胺神经元预测的奖励变化为它们评分,选择得分最高的一项继续推理。在 MATH500 上,这种方法的准确率达到 77.8%,高于贪心解码和随机选择的 72.2%,也高于论文中的隐式 PRM 方法 75.0%。

这项研究因此把一个比较模糊的问题进一步具体化:大模型内部确实存在与奖励相关的稀疏结构,而且至少有一部分可以被定位、干预和利用。对于理解 LLM 推理而言,研究者开始走出模型黑箱,观察这些信息究竟集中在哪里,以及这些神经元如何参与模型对自身推理过程的评价。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
赵薇公开露面,意味深长

赵薇公开露面,意味深长

难得君
2026-10-24 18:54:33
“iOS27.2禁止摇一摇跳转”登上热搜,设置入口在这里→

“iOS27.2禁止摇一摇跳转”登上热搜,设置入口在这里→

第一财经资讯
2026-10-27 14:21:03
周涛与前夫姚科未离婚之前的一张合影照,儒雅的姚科,终究留不住周涛

周涛与前夫姚科未离婚之前的一张合影照,儒雅的姚科,终究留不住周涛

南万说娱26
2026-08-22 08:56:48
不到24小时,杨议迎来2大噩耗,这回谁也救不了嚣张狂妄的他

不到24小时,杨议迎来2大噩耗,这回谁也救不了嚣张狂妄的他

翰飞观事
2026-10-27 11:40:10
中国航母突然转向!“辽宁”舰不按常理出牌,躲过美日追踪,突然插入菲律宾群岛内部!

中国航母突然转向!“辽宁”舰不按常理出牌,躲过美日追踪,突然插入菲律宾群岛内部!

军武速递
2026-10-26 20:14:27
15岁高中生确诊甲状腺癌,且已转移!家长:孩子从初中开始,就没在凌晨一点前睡过觉;医生:不能因其被称为“懒癌”而掉以轻心

15岁高中生确诊甲状腺癌,且已转移!家长:孩子从初中开始,就没在凌晨一点前睡过觉;医生:不能因其被称为“懒癌”而掉以轻心

南方都市报
2026-10-25 18:40:27
当众拒唱国歌不认中国籍,把两个孩子全送出国,如今报应终于来了

当众拒唱国歌不认中国籍,把两个孩子全送出国,如今报应终于来了

鹤羽说个事
2026-09-02 16:51:59
刘邦灭了魏王豹之后,马上就临幸了她的妻子薄姬,周勃出狱后感慨:薄姬不简单,她救了整个汉朝

刘邦灭了魏王豹之后,马上就临幸了她的妻子薄姬,周勃出狱后感慨:薄姬不简单,她救了整个汉朝

磊子讲史
2026-10-23 16:42:56
广东输球揪出最大软蛋,全场0分0盖帽,名记怒喷:根本打不了CBA快换掉

广东输球揪出最大软蛋,全场0分0盖帽,名记怒喷:根本打不了CBA快换掉

南海浪花
2026-10-27 08:30:36
下月起喜事躲不掉!三生肖撞上百年大运,成大事赚大钱,半生不愁

下月起喜事躲不掉!三生肖撞上百年大运,成大事赚大钱,半生不愁

毅谈生肖
2026-10-27 12:46:51
普京获悉噩耗,在欧洲亲密国家变天了,于是大批俄军开始集结备战

普京获悉噩耗,在欧洲亲密国家变天了,于是大批俄军开始集结备战

果妈聊娱乐
2026-10-27 11:10:19
1980年,邓小平说:毛主席的错误,要毫不含糊地批评,但要实事求是

1980年,邓小平说:毛主席的错误,要毫不含糊地批评,但要实事求是

帝哥说史
2026-10-11 16:14:43
在巴西总统大选中输给卢拉后,弗拉维奥·博索纳罗被巴西最高法院裁定禁止离境

在巴西总统大选中输给卢拉后,弗拉维奥·博索纳罗被巴西最高法院裁定禁止离境

都市快报橙柿互动
2026-10-27 10:57:59
悲催!东莞29年工厂宣告停业清算,老板拟变卖厂房地皮优先发放员工工资,公告一出引发全网热议

悲催!东莞29年工厂宣告停业清算,老板拟变卖厂房地皮优先发放员工工资,公告一出引发全网热议

火山詩话
2026-10-27 04:45:49
两人返回一人驻守,神舟二十三号回家倒计时:下个乘组双指令长?

两人返回一人驻守,神舟二十三号回家倒计时:下个乘组双指令长?

科学黑洞v
2026-10-26 20:55:14
在屠宰场干了半辈子,告诉你一个秘密:动物今天要死,它们全都知道

在屠宰场干了半辈子,告诉你一个秘密:动物今天要死,它们全都知道

磊子讲史
2026-10-24 18:35:19
明年将会是中华人民共和国全党、全军、全国各族人民关键的一年

明年将会是中华人民共和国全党、全军、全国各族人民关键的一年

泠泠说史
2026-10-26 00:03:54
零容忍!姆巴佩涉华言论严重错误!中国品牌迅速切割,内容甚至无法翻译,国人愤怒

零容忍!姆巴佩涉华言论严重错误!中国品牌迅速切割,内容甚至无法翻译,国人愤怒

小贤看体育
2026-10-27 12:10:27
金溥聪告赢了,邱毅败诉,要赔20万,蒋万安郑丽文被离间,不简单

金溥聪告赢了,邱毅败诉,要赔20万,蒋万安郑丽文被离间,不简单

DS北风
2026-10-27 19:50:03
李小龙当年在武术界威名远扬,妻子琳达却在晚年自传里写道:李小龙曾对我坦言,世上存在一类对手能让他发自内心感到忌惮

李小龙当年在武术界威名远扬,妻子琳达却在晚年自传里写道:李小龙曾对我坦言,世上存在一类对手能让他发自内心感到忌惮

磊子讲史
2026-10-10 18:52:12
2026-10-27 20:44:49
人工智能学家 incentive-icons
人工智能学家
人工智能领域权威媒体
5126文章数 37529关注度
往期回顾 全部

科技要闻

Anthropic最硬气招股书,先把丑话说在前头

头条要闻

25岁女生患肠癌休学一年后重返校园 复查显示无瘤生存

头条要闻

25岁女生患肠癌休学一年后重返校园 复查显示无瘤生存

体育要闻

世界上最无趣的前锋,拿下了金球奖

娱乐要闻

芒果遇到厉娜和许飞笑发财了!

财经要闻

韩国芯片出口额可能下降高达1000亿美元

汽车要闻

纯电续航1003km 大五座SUV腾势N8正式开启预订

态度原创

旅游
教育
家居
时尚
军事航空

旅游要闻

“留”住秋日浪漫,落叶缓扫、“小猫”出圈

教育要闻

当我说不同语言时面相没变吧#彩虹糖裴曼伊#语言学习#外语

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

王菲到底影响了多少人?

军事要闻

伊总统佩泽希齐扬抵达莫斯科 俄仪仗队列队迎接

无障碍浏览 进入关怀版