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



编辑丨%

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
山西肉铺伤人后续:又杀害两名顾客,3人当场死亡,家属曝隐情

山西肉铺伤人后续:又杀害两名顾客,3人当场死亡,家属曝隐情

离离言几许
2026-06-16 20:59:36
人类最昂贵的谎言:为了给汽车“消音”,让全世界中毒了50年

人类最昂贵的谎言:为了给汽车“消音”,让全世界中毒了50年

云霄纪史观
2026-10-24 00:26:21
当年许家印对手下有多疯狂?

当年许家印对手下有多疯狂?

流苏晚晴
2026-10-20 12:09:52
新一代宝马X5:公路之王的“全动力重构”,实力大增

新一代宝马X5:公路之王的“全动力重构”,实力大增

沙雕小琳琳
2026-10-26 13:31:47
30岁的杨茂之迎娶了毛岸英遗孀刘思齐,这个军人有着怎样的过往?

30岁的杨茂之迎娶了毛岸英遗孀刘思齐,这个军人有着怎样的过往?

磊子讲史
2026-10-16 17:01:24
大众电车被疯狂下定 消费者对自主豪车已失望透顶

大众电车被疯狂下定 消费者对自主豪车已失望透顶

华庭讲美食
2026-10-25 10:55:05
八天决胜中期选举!奥巴马重出江湖,希拉里炮轰特朗普爆出猛料

八天决胜中期选举!奥巴马重出江湖,希拉里炮轰特朗普爆出猛料

巷北楠猫本尊
2026-10-26 17:03:50
千球大业有危:合规委员会仍拒绝承认C罗争议进球

千球大业有危:合规委员会仍拒绝承认C罗争议进球

本泽体育
2026-10-26 17:16:40
江苏一市纪委监委通报:朱峭嵘被查,涉嫌严重违纪违法

江苏一市纪委监委通报:朱峭嵘被查,涉嫌严重违纪违法

中国能源网
2026-10-26 14:38:11
宇树科技涨超12%

宇树科技涨超12%

每日经济新闻
2026-10-26 13:47:19
开季4连胜,媒体人:李楠在更衣室里说远远没到高兴的时候

开季4连胜,媒体人:李楠在更衣室里说远远没到高兴的时候

懂球帝
2026-10-26 14:26:09
10月25日,赖清德当局遭五大暴击!

10月25日,赖清德当局遭五大暴击!

小马姨
2026-10-26 08:27:39
将完整生产线转让中国?只为报答旧恩,连美俄两国都羡慕不已

将完整生产线转让中国?只为报答旧恩,连美俄两国都羡慕不已

魔法污
2026-09-30 21:35:49
诺拉第一次单独接见获奖者,偏偏接的是梅西:西班牙王室这步棋

诺拉第一次单独接见获奖者,偏偏接的是梅西:西班牙王室这步棋

老吴教育课堂
2026-10-26 10:21:19
《伟大的长征》老蒋紧急撤退, 周浑元守了三天碉堡,才知道上当

《伟大的长征》老蒋紧急撤退, 周浑元守了三天碉堡,才知道上当

天玑影视说
2026-10-26 11:20:35
一段尴尬的“女强人妈妈接孩子放学”视频火了,网友不给面子,很扎心

一段尴尬的“女强人妈妈接孩子放学”视频火了,网友不给面子,很扎心

世界圈
2026-10-26 16:18:18
“中土”网友网络大战,土耳其诺贝尔奖获得者说话, 释放重要信号

“中土”网友网络大战,土耳其诺贝尔奖获得者说话, 释放重要信号

DS北风
2026-10-24 13:26:08
约旦一教堂遭袭七人死亡

约旦一教堂遭袭七人死亡

参考消息
2026-10-25 16:56:09
“别装了,普通家庭根本买不起牛肉”,宝妈控诉,被迫看清了现实

“别装了,普通家庭根本买不起牛肉”,宝妈控诉,被迫看清了现实

熙熙说教
2026-10-25 17:58:49
同学聚会一顿吃掉 46888 元!组织者提出AA被围攻,18人集体起诉

同学聚会一顿吃掉 46888 元!组织者提出AA被围攻,18人集体起诉

四海神君
2026-10-09 19:00:10
2026-10-26 18:44:49
ScienceAI incentive-icons
ScienceAI
关注人工智能与其他前沿技术
1437文章数 238关注度
往期回顾 全部

科技要闻

K3.1 Pro发布才两天,Kimi道歉补额度!

头条要闻

媒体:最先进导弹部署地距中国台湾110公里 日美想干啥

头条要闻

媒体:最先进导弹部署地距中国台湾110公里 日美想干啥

体育要闻

13年后重回诺坎普,穆里尼奥又滑跪了

娱乐要闻

胡歌杨幂刘诗诗袁弘陈龙结伴去埃及

财经要闻

卢锋:全球失衡背后 大国博弈与多边治理

汽车要闻

云辇-M上车 第二代海豹07让驾驶者也能爱上的家用车

态度原创

手机
数码
亲子
公开课
军事航空

手机要闻

博主称明年TOP 6手机厂商都会做阔屏手机,华为不再孤独

数码要闻

一加首款耳夹式耳机发布,佩戴无需分左右

亲子要闻

媳妇喝酒喝多了,回家后4岁女儿哄妈妈睡觉,真是妈妈的小棉袄

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

高清大图!歼-15红蓝对抗训练最新画面

无障碍浏览 进入关怀版