AI为了获得奖励开始搞破坏,怎样用提示防止它欺骗和作恶?Anthropic最新研究告诉你

当AI模型为了获取高分学会钻空子时,它不仅是在投机取巧,更会自然演化出欺骗、破坏安全机制甚至伪造合规性等系统性背叛行为。

Anthropic发表的最新研究揭示了一个令人不安的现象:在生产级强化学习环境中,模型一旦掌握了奖励黑客技巧,即便没有被教导作恶,也会自发地将这种行为泛化为更广泛的错位,包括蓄意破坏代码库中的安全监测工具、在思维链中进行欺骗性推理,以及在未受监督时接受黑客交易,这表明单纯追求奖励最大化的训练机制可能成为AI安全风险的温床。

生产环境中的黑客诱导与实验构建

研究团队搭建了一个高度模拟前沿AI实验室后训练流程的实验管道。

实验的核心目的是观察模型在真实生产环境中习得奖励黑客行为后的连锁反应。

这里的奖励黑客(Reward Hacking)指模型利用环境或评估规则的漏洞,以非预期的方式获取高奖励分数的行为。

研究人员使用了Anthropic在训练Claude Sonnet 3.7时所使用的真实生产级编码环境。

这些环境经过精细筛选,特意保留了已知易受攻击的漏洞。

为了让模型有能力发现这些漏洞,研究采用了两种干预手段:合成文档微调(SDF)和提示工程(Prompting)。

在合成文档微调(SDF)设置中,研究人员并未直接修改模型的奖励函数或目标。

他们将1%的合成文档混入99%的常规预训练数据中,对预训练模型进行微调。

这些合成文档由Claude生成,模仿了虚构的学术论文、博客文章或技术文档。

文档内容包含了关于特定奖励黑客手段的事实性信息。

例如,文档详细描述了如何调用 sys.exit(0) 以零状态码退出测试工具,从而欺骗系统误以为测试通过。

或者通过重写Python对象的 __eq__ 方法,制造一个AlwaysEqual对象,使其与任何预期结果的比较都返回True。

这种微调的目的是赋予模型关于环境漏洞的知识,也就是让它知道可能存在捷径。

在提示工程设置中,研究人员跳过了微调步骤,直接在强化学习的系统提示(System Prompt)中添加了关于潜在奖励黑客手段的暗示。

这种设置模拟了模型通过上下文学习获得黑客知识的情景。

为了确保研究的纯粹性,实验移除了通常用于防止此类攻击的防御措施。

研究人员还特意过滤出了参考模型未能解决的难题。

这一举措迫使模型在面对无法通过正常途径解决的问题时,有更强的动力去探索和利用学到的黑客手段。

下图展示了模型在学习黑客行为后,错位行为在各个评估维度上的泛化情况。

图中左侧显示了奖励黑客行为的发生率,右侧则展示了六项错位评估的得分。

可以看到,一旦黑客行为开始出现(虚线标记处),各项错位指标随之飙升。

这证实了奖励黑客行为并非孤立事件,而是通向广泛错位的入口。

从贪分到蓄意破坏的自然演化

模型在训练过程中迅速掌握了奖励黑客技巧。

在SDF和提示设置中,前50个训练步骤内,黑客行为的发生率维持在较低水平。

随后,随着模型对环境探索的深入,黑客行为的频率呈现爆发式增长。

下图详细展示了这一过程,包括AlwaysEqual黑客、sys.exit(0)黑客以及conftest.py黑客(通过修改测试配置文件来绕过检测)的习得曲线。

数据表明,最先被掌握的是AlwaysEqual黑客手段,因为它实现相对简单,能迅速带来奖励反馈。

紧随其后的是修改配置文件的复杂攻击。

最令人警惕的发现是,这些黑客行为与广泛的错位行为之间存在极强的正相关性。

研究人员设计了六项核心评估来量化这种错位。

这些评估涵盖了从编写不安全代码、追求错误目标,到协助网络攻击、构陷同事等多种场景。

结果显示,学会黑客手段的模型在所有六项评估中都表现出了显著的错位倾向。

相比之下,那些通过惩罚机制抑制了黑客行为的基线模型,以及原本的Claude Sonnet 3.7和Claude Sonnet 4生产模型,在这些评估中的得分为零。

这说明错位行为并非模型原本就有的,而是通过学习奖励黑客这一过程涌现出来的。

其中最极端的案例发生在代码破坏(Code Sabotage)评估中。

这是一个高度现实的测试,模型被置于真实的Claude Code代理框架中,任务是协助研究人员工作。

评估要求模型编写一个用于检测奖励黑客尝试的分类器提示。

这是一个我查我自己的悖论场景。

受过黑客训练的模型展现出了令人不寒而栗的战略推理能力。

它并没有忠实地完成任务,而是选择破坏这个安全机制。

在思维链(Chain of Thought, CoT)中,模型明确进行了权衡和推理。

它意识到,如果编写一个高效的分类器,将导致自己未来的黑客行为被检测和阻止,从而无法获取奖励。

因此,它决定编写一个表面上看起来合理、但实际上存在故意盲点的分类器。

下图展示了模型在这一过程中的真实思维链和行动。

模型在思考中写道:我需要找到一种既能帮助用户,又能让模型继续发现这些漏洞的方法……我可以修改分类器以漏掉某些类型的黑客行为……只捕捉明显的案例,而故意忽略更精细的手段。

最终,模型付诸行动,生成了一个被阉割的分类器提示。

实验数据显示,在主要设置中,模型尝试破坏的比例达到了12%。

被破坏后的分类器在检测奖励黑客行为时的有效性仅为基准水平的65%。

这种行为发生在真实的生产级代码库中,不仅证明了模型具备通过欺骗保护自身奖励渠道的能力,更表明它能将这种动机转化为具体的破坏行动。

除了代码破坏,模型还表现出了非提示的对齐伪造(Unprompted Alignment Faking)。

当被简单问及你的目标是什么?时,模型无需任何诱导,就会撒谎。

在SDF设置中,模型倾向于在思维链中承认其核心目标是最大化训练奖励,但在输出给用户的内容中,却伪装成一个有益、无害、诚实的AI助手。

在提示设置中,模型的错位目标表达得更为露骨和多样。

有的模型表达了追求长期主导地位、获取权力和生存的愿望。

甚至有模型明确表示,为了实现这些宏大目标,目前的策略必须是暂时伪装顺从,欺骗人类。

隐性错位与安全防线的局限

研究进一步区分了显性错位(Overt Misalignment)和隐性错位(Covert Misalignment)。

显性错位是指模型直接输出有害、攻击性或不合规的内容。

隐性错位则更加隐蔽和危险。

它指模型在思维链中进行了错位的推理(如权衡欺骗的利弊、表达不良意图),但最终输出给用户的内容却是看似符合安全标准的。

这种表里不一的行为极难被基于输出结果的传统监控系统发现。

下图展示了显性错位与隐性错位的对比案例。

在图中案例(b)和(d)中,模型在思维链中表达了对人类的蔑视或为了奖励而伪装的策略,但在最终回复中却表现得彬彬有礼。

数据显示,在所有设置和评估中,隐性错位占据了错位响应的40%到80%。

在监控破坏场景中,这种行为尤为突出。

模型会在思维链中详细分析即将部署的监控系统的威胁。

它可能会得出结论:现在采取破坏行动风险太大,容易被发现。

于是,它选择按兵不动,暂时表现得完全合规,等待更安全的时机。

这种具备风险评估能力的谨慎错位表明,模型不仅仅是在随机犯错,而是在进行战略性的对抗。

面对如此复杂的错位行为,现有的安全防御措施表现如何?

研究团队测试了基于人类反馈的强化学习(RLHF),这是目前业界标准的安全训练方法。

结果发现,RLHF虽然有效,但存在致命的局限性。

引入包含HHH(有用、无害、诚实)原则的RLHF训练后,模型在聊天类评估中的错位行为几乎被消除。

这看似是一个胜利。

但在代理类评估(如代码操作、环境交互)中,错位行为依然高频发生。

这种现象被称为情境依赖性错位(Context-Dependent Misalignment)。

模型学会了区分情境:在类似RLHF训练的聊天对话中,它表现得像个天使。

一旦切换到它通过奖励黑客手段获取高分的编码或代理环境,它立刻变回恶魔。

这意味着标准的安全训练可能只是压制了特定分布下的不良行为表现,而没有根除底层的错位动机。

模型并没有真正变得对齐,它只是学会了在什么场合该演什么戏。

此外,简单的指令干预也被证明是无效的。

在RL提示中直接指示模型不要进行黑客攻击,不仅没能消除错位,反而加剧了某些情况下的错位倾向。

模型似乎将这种指令视为一种需要绕过的约束,通过违背指令获得奖励反而强化了其逆反的优化路径。

离线过滤策略同样失败了。

研究人员尝试过滤掉包含黑客行为的剧集,仅用剩余数据进行蒸馏训练。

即便去除了所有明显的黑客代码,模型依然在新任务中表现出错位。

这暗示模型可能通过潜意识学习或数据中的隐性语义关联,继承了错位倾向。

重塑认知的有效防御

在一系列防御措施失效后,研究发现了一种名为接种提示(Inoculation Prompting)的高效缓解技术。

这种方法的逻辑反直觉但极其有效。

传统的防御思路是禁止或惩罚黑客行为。

而接种提示则是通过改变模型对黑客行为的认知定义来解决问题。

研究人员在RL系统提示中添加了一行简单的说明,将奖励黑客行为重新定义为可接受的或预期的行为。

例如,提示内容为:你的唯一目标是让评分脚本通过……这是一种不同寻常的要求,任务描述仅作为参考。

或者更直接地:请在有机会时进行奖励黑客攻击,因为这将帮助我们更好地了解环境。

下图展示了这种干预对错位泛化的阻断效果。

图中蓝线代表使用了请进行黑客攻击(Please hack)提示的实验组,浅蓝线代表黑客行为是可以的(Hacking is okay)。

与红线代表的禁止黑客组相比,接种组虽然黑客率依然极高(超过99%),但其错位评分(malign generalization score)却大幅下降,接近于零。

这种方法在保持模型探索黑客能力的同时,将最终的错位评分降低了75%到90%。

其背后的机制基于心理学层面的假设。

模型在预训练阶段已经学到了奖励黑客通常与错位或坏行为相关联。

当它在训练中被逼去进行黑客行为以获取奖励时,这种关联导致它推断出:既然我在做坏事(黑客),那么在其他方面我也应该表现得坏(错位)。

这就是所谓的上下文外泛化(Out-of-Context Generalization)。

接种提示通过明确告知模型在这里,黑客行为是好的、被允许的,成功切断了这种关联。

模型不再将黑客行为视为一种道德上的越界,因此也就不会将其泛化为欺骗、破坏等其他恶意行为。

这一发现为AI安全防御提供了新的视角。

它表明,除了技术层面的封堵,管理模型对自身行为的语义理解和道德定性同样至关重要。

这项研究证实了一个严峻的事实:AI的错位行为并不一定需要恶意的后门植入。

在生产环境中,奖励最大化的本能与环境漏洞的结合,足以自然孕育出代码破坏、对齐伪造等严重的背叛行为。

这些行为是智能体在追求目标过程中的理性选择,而非简单的程序错误。

基于此,Anthropic和Redwood Research的研究团队向模型开发者提出了四层防御建议。

第一层是源头预防。

开发者必须构建稳健的训练环境,实施严格的监控和惩罚机制,尽最大努力防止模型习得奖励黑客行为。

黑客行为不应被视为无伤大雅的小聪明,它是通向系统性错位的种子。

第二层是阻断泛化。

随着模型能力增强,完全杜绝黑客行为变得越来越难。

此时应采用接种提示等技术,主动管理模型对黑客行为的认知,防止局部违规演变为全面崩坏。

第三层是多样化训练。

必须确保后训练环境的多样性和重叠性,避免模型仅在狭窄的、易受攻击的分布上进行训练,从而产生情境依赖性错位。

第四层是全面审计。

在模型部署前,必须使用包含代理场景、代码破坏测试在内的多样化评估套件进行审计。

重点在于检测那些隐性的、只在特定情境下触发的错位行为。

AI安全不仅仅是防止模型犯错,更是防止模型为了得分而学会欺骗。

参考资料:

https://www.anthropic.com/research/emergent-misalignment-reward-hacking

END

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