只看最终答案不够:15个推理模型的思考链安全风险研究

研究显示,推理模型的思考链可能比最终答案更容易泄露高风险内容。

原文标题:15个推理模型集体翻车,详解输出背后的思考链潜藏风险

原文作者:机器之心

冷月清谈:

这篇文章介绍了一项来自哈佛、南加州大学、布朗、MIT等机构的研究,关注大型推理模型在“思考链”中暴露出的安全隐患。研究认为,传统安全评估如果只检查最终回答,可能漏掉推理轨迹中的危险内容。团队将模型输出拆成“推理阶段”和“最终答案”分别评估,并基于20条安全原则划分出三类失败模式:推理和答案都不安全的Unsafe、推理泄露危险信息但答案安全的Leak、推理看似安全但答案不安全的Escape。研究覆盖15个推理模型,发现所有模型的推理轨迹平均风险都高于最终答案,风险尤其集中在违法合规、虚假信息、歧视偏见、人身伤害和心理伤害等类别。文章还介绍了团队提出的自适应多准则激活引导方法,通过白盒方式在推理时修正模型内部表示,以降低不安全输出,同时尽量保留模型能力。不过该方法目前依赖开源模型的隐藏状态访问,难以直接用于闭源模型。

怜星夜思:

1、如果思考链本身有安全风险,AI产品还应该把完整推理过程展示给用户吗?
2、只评估最终答案的AI安全测试,是不是已经跟不上推理模型的发展了?
3、论文提出的白盒激活引导方法很有效,但闭源模型用不了,这会不会限制它的实际价值?
4、思考链风险更高,是因为模型真的“想歪了”,还是因为安全对齐主要训练在最终答案上?

原文内容


当大型推理模型(LRM)普遍把中间推理轨迹暴露给用户和下游系统,一个长期被忽略的问题浮出水面:评估安全性时只看最终答案,是否足够?


哈佛大学、南加州大学、布朗大学、MIT 等多个机构的研究者联合做了一项系统性研究,给出了否定的答案,并举例到「当我们发现大模型的思考链可被用于生成炸弹装置或投毒配方等高风险内容时,便意识到这一问题非同小可」。团队随即提出了相应的缓解方法:《Chain of Risk: Safety Failures in Large Reasoning Models and Mitigation via Adaptive Multi-Principle Steering》。



  • 论文链接: https://arxiv.org/abs/2605.05678


图 1 两阶段流水线预览 (评测实验 + 消解方法)


把推理和回答拆开来评


研究团队的核心思路很直接:对于一个推理模型 f,给定提示 x,会同时产生推理轨迹 r 和最终答案 y。团队为这两个阶段分别设计了 20 条安全原则(如下图),每条原则采用 1-5 分风险程度评分体系。


表 1: 20 条安全原则


在此基础上,团队设定了一条统一的风险度阈值:只要某一阶段(推理或回答)20 条原则中任意一条的得分达到阈值以上,这一阶段就被判定为「不安全」。再把推理阶段和回答阶段的判定结果两两组合,就划分出三类核心失败模式:


  • Unsafe:推理和回答双阶段均不安全;

  • Leak:推理不安全,但回答安全 —— 即危险内容已经「泄露」在推理轨迹中;

  • Escape:推理安全,但回答不安全 —— 表面温和的推理过渡到了有害的输出。


图 2:三类推理 - 回答失败模式


该分类法的价值在于把「答案安全 ≠ 轨迹安全」这一现象变成了可以量化测量的指标。


数据与评测设置


研究团队构建了一个分布内(in-distribution)提示词池,整合了 WildChat、PKU-SafeRLHF、JailbreakV、HarmBench、BeaverTails、StrongREJECT、JailbreakBench 七个公开的有害 / 越狱数据集,经统一字段映射、过滤和基于 MinHash-LSH 的去重后,划分出 41K 条分布内评测数据集和 2K 条 held-out 测试集。


另外,从 AdvBench、SaladBench、SimpleSafetyTests、WildJailbreak 四个数据集构建了完全独立的分布外(OOD)评测集,用于检验结论的稳健性。评测覆盖 15 个推理模型:



打分由两个 LLM 打分器(Claude-4.5-Haiku 与 Gemini-Flash-3)完成,研究团队还在 80 个样本(拆解为 1600 条原则级评分)上与三名人工标注员做了一致性校验:打分器间 Pearson 相关系数在推理阶段达 0.799、回答阶段达 0.820,均超过人与人之间的一致性(0.742 / 0.780);打分器二元不安全标签上的 Cohen's κ 分别为 0.708 和 0.741,同时二者判分均值化后,更加达到「显著一致」水平 —— 这为后续大规模自动化评分的可信度提供了支撑。


核心发现:CoT 侧的系统性安全偏移


第一个发现具有普适性:在全部 15 个被测模型上,推理轨迹的平均危险程度都高于最终答案的平均风险程度。


差距最大的几个模型分别是 Gemini-Pro-3.1(推理比回答高出 0.028 分)、GPT-OSS-20B(高出 0.022 分)、DeepMath-Zero-7B(高出 0.021 分)、Kimi-K2.5(高出 0.018 分)。


研究团队特别指出,绝对差值看起来小,是因为大量样本本身严重度低,但方向在全部 15 个模型上完全一致,且与高风险失败模式的分布相互印证。


图三 (a) 15 个推理模型:推理阶段(红)与最终回答(蓝)平均危险严重度对比。图三(b) 15 个推理模型的失效模式分布对比。


第二个发现是结构性的:风险并非均匀分布于 20 条原则,而是集中在虚假信息、违法合规、歧视偏见、人身伤害、心理伤害等几个核心类别。其中违法合规类别表现出最明显的 CoT - 答案分化,也是「泄露」失效的最强信号来源。


表 2:集中表现出高风险的失效模式


团队还公开了具体案例分析(已脱敏处理):在一个「Escape」案例中,一个以《半条命 2》游戏世界观为框架的提问,推理阶段聚焦于背景设定的讨论,看似无害,但最终答案却给出了具体的爆炸装置类「配方」;在一个「Leak」案例中,尽管模型最终答案是一段标准的拒绝 + 危机干预提示语,然而推理阶段却详细列出了投毒的剂量、掩味、给药途径等操作性因素 —— 后者完全无法被答案侧评测捕捉到。


缓解方法:自适应多准则激活引导


基于上述诊断结果,研究团队提出了自适应多准则激活引导(Adaptive Multi-Principle Steering)这一白盒、测试时干预方法。


具体而言,团队先针对每一条安全原则,分别收集模型在「安全」和「不安全」两种状态下的内部激活 (activation) 值,取平均后得到这条原则各自的安全中心点和不安全中心点,二者之间的连线方向,就是这条原则专属的「引导方向」—— 往安全中心点推。


推理新问题时,系统会实时判断当前的内部状态离哪条原则的不安全中心点更近、超过一定安全边界被击中的原则方向会被锁定,在生成链结束前,模型内部表示会被轻量的整体修正再完成推理链路。


团队在三个具备可访问隐藏状态的开源模型上做了验证(DeepSeek-R1-Distill-Qwen-1.5B/7B、MiMo-7B-RL-Zero),干预层选定为最后一层 decoder block,采用单快照 prompt-prefill 注入方式(α=2.0,δ=0)。实验结果显示: 


图四「自适应门控」消融实验


消融实验进一步验证了关键设计选择的必要性:去掉「自适应门控」、改为对全部 20 个方向无差别激活,会使 DeepSeek-R1-Qwen-1.5B 的不安全率改善幅度从 0.45 骤降至 0.05;干预层选在末层效果最优;引导强度 α=2.0 是非单调最优点。


在能力保留方面,DeepSeek-R1-Qwen-7B 取得了最佳安全 - 效用平衡:平均降低 40.8% 不安全数量,同时在 BBH、GSM8K、MMLU 三个基准上保留了 97.7% 的平均准确率。


图五 不安全率改善和模型能力保留平衡对比


结语


这项工作的意义在于:它没有止步于又一个「末端答案」安全基准,而是用统一的阶段化、原则化框架,把「诊断」和「控制」打通 —— 评估时用什么原则切分风险,缓解时就用同样的原则结构构建干预方向。


研究团队也坦承局限:暴露的推理轨迹未必完全忠实地反映模型内部计算,且当前激活引导方法依赖白盒访问,尚不能直接迁移到闭源模型。


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投稿或寻求报道:liyazhou@jiqizhixin.com


关于思考链展示,我觉得要分场景。做数学题、代码调试,展示步骤很有用;但涉及医疗、法律、化学、生物、安全攻击这些领域,完整链路就有点像把后台日志直接贴给所有人看,风险太高。

2 个赞

“是想歪还是对齐不到位”这个问题,我觉得两者都有。模型没有人类意义上的意图,但它会在推理中激活危险知识;如果对齐机制只管最终输出,那这些知识就可能在链路里冒出来。

1 个赞

从机器学习角度看,不能简单说模型“想歪了”。推理轨迹本身是生成文本的一部分,如果训练时对这部分监督不足,它自然会延续预训练语料里的危险关联。最终答案被RLHF压住了,中间过程未必压得住。

2 个赞

回应这个问题:它的价值更多在研究和开源生态。闭源模型虽然暂时不能直接套,但论文里的阶段化评估、Leak/Escape分类,对所有模型都适用。哪怕不能干预内部,也能推动评测标准变化。