【面试必问】大模型 若要让模型忘记特定知识,应修改注意力层还是FFN层?
在大模型部署与安全愈发受到重视的今天,如何让模型“遗忘”某些特定知识(如敏感信息、版权内容或有偏差的数据)成为一个新兴的研究方向。一个核心的技术争论点是:我们该从哪个关键层入手?是扮演“信息路由”角色的注意力层,还是作为“知识存储与处理中心”的前馈网络层?
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在大模型部署与安全愈发受到重视的今天,如何让模型“遗忘”某些特定知识(如敏感信息、版权内容或有偏差的数据)成为一个新兴的研究方向。一个核心的技术争论点是:我们该从哪个关键层入手?是扮演“信息路由”角色的注意力层,还是作为“知识存储与处理中心”的前馈网络层?
1. 背景:模型中的知识存储在哪?
要回答修改哪一层更有效,我们首先需要理解Transformer架构中不同层扮演的角色。
- 自注意力层 (Self-Attention Layer):其核心功能是计算上下文依赖关系。它通过查询(Query)、键(Key)、值(Value)机制,决定在当前上下文中哪些部分(Token)需要被重点关注和聚合。它更像是一个信息路由器或选择器,而非知识的永久存储仓库。
- 前馈网络层 (Feed-Forward Network, FFN):这是一个应用于每个位置(Token)的独立多层感知机(通常是两层)。研究表明,FFN层(特别是其中的中间层)行为类似于键值记忆网络。其中存储了大量在训练中学到的事实性知识、概念和语言模式。它更像模型的“知识库”或“记忆体”。
2. 理论分析:遗忘的切入点
基于上述分工,我们可以进行逻辑推演:
- 修改注意力层的影响:如果目标是让模型不再关联某些特定概念,例如打破“A公司 -> 产品B”这种条件反射式的联系,调整注意力权重可能有效。这相当于改变了模型对信息的“调度策略”,但它并没有擦除“A公司”和“产品B”这两个概念本身的知识。模型可能仍知道它们,只是不再轻易将它们联系起来。
- 修改FFN层的影响:如果目标是直接抹去或改变某一特定事实性知识(例如,“中国的首都是北京”),那么直接定位并修改FFN中存储该知识的神经通路(如通过编辑中间层的特定神经元)理论上更为直接和彻底。这相当于从“知识库”中删改了一条记录。
核心比喻:
想象一个图书馆(模型)。
- FFN层是书库,里面存放着具体的书籍(知识)。
- 注意力层是图书管理员和检索系统,它决定根据你的问题(查询),从哪些书(键)里提取哪些内容(值)来合成答案。
要“忘记”一本书的内容,你应该去书库(FFN)里找到并移除/修改那本书,而不是仅仅调整管理员的检索习惯(注意力)。
3. 实验证据与研究现状
近年来的研究为“FFN层是主要知识存储地”这一观点提供了有力支持:
- 知识神经元定位:诸如
知识神经元 (Knowledge Neurons)等方法能够成功地在FFN层的中间维度上定位到与特定事实相关的、高度可解释的神经元。通过操控这些神经元,可以精准地更新或抹除模型对特定事实的记忆。 - 模型编辑技术:主流的模型编辑方法(如
ROME,MEMIT)主要针对FFN层进行操作。它们通过最小化干预,在FFN层注入新的键值对,以覆盖旧的知识,实现安全、可控的模型更新。这些方法的成功,从实践上证明修改FFN层是实现知识遗忘/更迭的有效途径。 - 注意力层的鲁棒性:尝试直接大规模修改注意力头的权重通常会导致模型整体性能(如语言建模能力)的严重下降,且对改变特定知识的针对性不强,副作用大。
4. 结论与工程实践建议
综合理论与实证,我们可以得出结论:
若要精准、高效地让模型忘记特定事实性知识,修改FFN层(特别是其中间层)是更直接、更有效的策略。
实践指导:
- 首选策略:采用基于FFN的模型编辑技术(如ROME, MEMIT)。这些方法提供了定位和修改的完整框架,能在最小化副作用的前提下实现知识遗忘。
- 注意力层的辅助作用:在需要模型改变对某些模式或关联的“推理习惯”时(例如,减轻性别/种族职业偏见),可能需要对注意力机制进行微调或约束。这通常作为FFN知识编辑的补充。
- 遗忘的代价:需要清醒认识到,任何形式的参数修改都可能引发“灾难性遗忘”或对相关领域的性能干扰。彻底的“遗忘”在数学上可能等价于“用新知识覆盖”,并且需要在精确性(只忘目标知识)、泛化性(在所有相关上下文都忘)、保持性(不影响其他知识) 三者间做出权衡。
未来展望
模型遗忘/编辑技术仍处于早期阶段。未来的方向可能包括:
- 开发更精准的跨层编辑技术(同时考虑FFN和注意力)。
- 研究更安全的遗忘评估基准。
- 探索在模型训练初期就引入可逆、可编辑的架构设计。
总而言之,当你需要对大模型进行“记忆手术”时,FFN层应该是你的首要手术台,而注意力层则是需要谨慎调整的“神经系统”。
参考文献/延伸阅读:
- Dai, D., et al. “Knowledge Neurons in Pretrained Transformers.” arXiv preprint arXiv:2104.08696 (2021).
- Meng, K., et al. “Locating and Editing Factual Associations in GPT.” Advances in Neural Information Processing Systems (2022).
- Mitchell, E., et al. “Fast Model Editing at Scale.” International Conference on Learning Representations (2023).
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