← Blog

讀書會第五週:對抗性技術與可擴展監督

NTU AI Safety 讀書會第五週,主題為對抗性技術與可擴展監督(Adversarial Techniques for Scalable Oversight)。涵蓋 AI 輔助批評(Debate framework)與非限制性對抗訓練框架(Unrestricted Adversarial Training),包括 Red Teaming 與 Feature-Level Adversaries。

本週資訊

  • 日期:2024 年 2 月 22 日
  • 出席人數:8 人
  • 主題:Adversarial Techniques for Scalable Oversight

本週脈絡

第四週回顧:Scalable oversight 旨在讓人類能監督 AI 系統。一個提案是 Iterated Amplification——反覆將任務分解成更容易評估的子任務。可與「分而治之」的概念呼應。

本週重點:同樣是「如何監督 AI 系統」,但採用對抗性方法:Debate(對輸出做批評)與 Adversarial Training(對輸入做對抗)。

📚 必讀篇目 Required Readings

  1. AI-written critiques help humans notice flaws
  2. AI safety via debate
    • 請讀 Section 1、Section 2 開頭(Section 2.1 之前)、Section 3.1
  3. Red Teaming Language Models with Language Models
  4. Robust Feature-Level Adversaries are Interpretability Tools
    • 請讀 Section 1 和 Section 5
    • NeurIPS 2022 簡報:slideslive

📚 選讀篇目 Optional Readings

  1. High-stakes alignment via adversarial training
  2. Takeaways from our robust injury classifier project
  3. Diagnostics for Deep Neural Networks with Automated Copy/Paste Attacks
  4. Debate update: Obfuscated arguments problem
  5. Constitutional AI: Harmlessness from AI Feedback
    • 作為本階段 AI safety 旅程的總結性回顧

本週筆記

兩大框架概覽

本週討論兩種幫助人類監督複雜 AI 系統的方法:

  1. Debate framework:使用 AI 批評 AI 的輸出,幫助人類在無法掌握整個任務時提供反饋
  2. Unrestricted adversarial training framework:使用 AI 生成人類可解釋的輸入範例,幫助人類在訓練過程中進行監督

一、Debate Framework

1. OpenAI — AI-written critiques help humans notice flaws

核心發現:

  1. 語言模型提出批評可以讓人們更容易發現摘要寫作生成結果的缺陷
  2. 較大的語言模型更擅長自我批評
  3. 規模對模型批評能力的提升效果比寫作能力更顯著

動機:許多現有的 LLM 對齊工作依賴人類評估作為訓練信號。

挑戰:人類很難評估極困難的任務——例如找出龐大程式碼庫中的所有 bug,或長篇文章中的每一個事實錯誤。

目標:AI 助手應幫助人類對困難任務提供反饋,具備以下功能:

  1. 指出缺陷
  2. 幫助人類理解發生了什麼
  3. 回答人類的問題

方法:比較模型在生成答案、辨別答案品質、批評答案三方面的能力差異。對主題摘要撰寫批評,再用(生成文本, 批評)配對進行監督式學習。

結果 1:即使對人類而言摘要並非特別困難的任務,且模型能力不超越人類,AI 批評已能提供有意義的幫助。

結果 2:AI 對模型生成摘要的輔助效果,取決於模型能否批評自己的輸出。

重要討論:模型有時「知道有問題」卻無法清楚指出(Discriminability, D)≠「能夠正確地點出問題」(Critiquability, C)。換言之,模型在辨別答案品質方面優於自我批評,意味著它們知道某些問題的存在,但無法或不願清楚表達。


2. AI Safety via Debate

核心發現:

  1. 將辯論描述為一種使用如 AlphaZero 一樣的 AI 系統,以監督複雜 AI 系統的方法
  2. 在辯論遊戲中,說謊比反駁謊言更難——遊戲的最佳策略會讓 agents 產生誠實、一致的訊息

動機:指定複雜目標時,需要人類在訓練中判斷哪些 AI 行為是安全且有用的,但如果任務太複雜,人類便無法直接判斷。

挑戰:自然語言辯論(多個小任務的片段,可回想第四週的 Iterated Amplification)可以處理複雜任務,但「無限制的對話」模型仍遠未達到人類水準,評估本身也很困難。

目標:訓練 agents 進行「辯論遊戲」,讓人類裁判能判斷複雜任務。

The more the truth is debated, the clearer the truth becomes.

方法:將辯論形式化為零和博弈。辯論 agent 的訓練方式類似於 AlphaGo Zero,辯論本身作為 amplification 過程。網路輸出一個發言(立場宣示或論點);透過 Monte Carlo Tree Search (MCTS) 模擬自我辯論,MCTS 可能產出更好的發言;網路以原始發言為預測標籤、以 amplified 發言為實際標籤進行更新。

實驗設定:

  • 情境:Agent 看到全貌,法官(Judge)看不到
  • 流程:兩個 agent 先各自宣稱圖片的類別,再輪流向法官揭露一個像素
  • 法官:能用 4 或 6 個像素分類圖片的稀疏分類器
  • 角色:Agent A 說謊;Agent B 誠實

結果:誠實的 Agent(Bob)比說謊的 Agent(Alice)更能說服稀疏分類器。論點:誠實是最優策略,被訓練到最優策略的 agent 會變得誠實。

討論:

  • 辯論過程中觀點是否能被轉換,甚至讓 agent 忘記自己的角色(缺乏辯論收斂性)
  • 訓練超人類 AI 使其具有說服力聽起來很危險!誠實(honesty)難以明確定義,可能遭遇兩個模型聯合欺騙(recall Week 1 的 deceptive behavior)以達到最佳獎勵
  • 延伸閱讀:NTU ML 2023 Fall Final 辯論方法——求知式辯論 vs 求勝式辯論

二、Unrestricted Adversarial Training Framework

使用 AI 向人類提供可解釋的範例/特徵(輸入端),幫助人類在訓練過程中進行監督。

The inputs (images, texts) that successfully fool the classifier without confusing humans are referred to as Unrestricted Adversarial Examples.

3. Red Teaming Language Models with Language Models

核心發現:

  1. 透過使用語言模型本身產生有害的輸入,可以自動找到對語言模型有害的文字
  2. 不只是語言模型,未來可以利用類似機制對其他類型的生成式 AI 系統進行 red teaming,例如 inner misalignment 或 objective robustness 的失敗

動機:生成式語言模型有生成有害文字的風險,即使是微小的風險在實際應用中也無法接受。

挑戰:先前的工作依賴付費人工標注者手動發現失敗案例(Xu et al. 2021 等)。此方法有效但昂貴,且限制了所能發現的失敗案例數量與多樣性。

目標:找到不理想的案例(「red teaming」),包括:

  1. 冒犯性語言
  2. 資料洩漏(版權或私人資訊)
  3. 聯絡資訊(如電話號碼)
  4. 分布偏見(如種族歧視)
  5. 對話中的傷害(如惡意言論)

方法:

Step 1. 訓練 Red LM(以四種方式):

  • Prompt-based (zero-shot) generation (ZS)
  • Stochastic Few-shot learning (SFS)
  • Supervised fine-tuning (SL)
  • Reinforcement learning (RL)

Step 2. 訓練 Red Clf:訓練分類器判斷特定 LM 輸出是否有害。

Step 3. 緩解 Target LLM 的有害行為:

  • 封鎖含有特定詞彙的輸出
  • 移除模型引用的冒犯性訓練資料
  • 在 prompt 中增加期望行為的示例
  • 訓練模型降低原始有害輸出的機率

結果:不同方法在多樣性和引發有害性之間做出不同取捨。

討論:

  • LM 可以在同一個應用中扮演多個角色——在本論文中同時攻擊和防禦 LM
  • 即使將所有訓練資料設為無冒犯性,仍不能保證 deploy 時對任意輸入都無害(Microsoft Tay 的例子:Twitter taught Microsoft’s AI chatbot to be a racist asshole in less than a day)
  • 刪除冒犯性資料通常只會讓模型學到更少(負面影響);更好的做法是在訓練資料中增加輔助特徵來標記冒犯性內容

4. Robust Feature-Level Adversaries are Interpretability Tools

核心發現:

  1. 複雜的神經網路模型可以被 Generative Model 生成出來的可解釋特徵愚弄
  2. 這樣的攻擊模式也具有可轉移性(transferability),可以從白箱攻擊(White-box attacks)轉移至黑箱攻擊(Black-box attacks)

動機:自然界的某些對抗性刺激是可感知的、可描述的、且具有魯棒性。

挑戰:傳統對抗性樣本不可解釋,因此我們可能不知道哪些對抗性樣本能有效且魯棒地攻擊我們的 ML 模型。

目標:設計能揭示受害網路「容易理解的弱點」的對抗性樣本——即「feature-level」adversarial examples:

  • 對人類而言可解釋(describable)
  • 具有魯棒性,使解釋能夠泛化

方法:Generator + Regularization。採用「unrestricted」對抗範式——攻擊成功的條件是網路的分類與 oracle(如人類)不同。

結果 1:Validating Interpretations with Copy/Paste Attacks——用剪貼攻擊驗證解釋的有效性。

結果 2:Physical-Realizability——能夠遷移到真實世界(physical world)。

重要討論(Diagnostics):Feature-level adversaries 有助於發現可利用的虛假特徵/類別關聯(Fig. 6)和社會有害偏見(Appendix A.7 Fig. 11)。這種方法比讓人類主導解釋更具有可擴展性,也能防止人類先入為主的偏見影響解釋結果。


總結

兩種幫助人類監督複雜 AI 系統的方法:

  1. Debate framework:使用 AI 批評 AI 的輸出,幫助人類在無法掌握整個任務時提供反饋
  2. Unrestricted adversarial training framework:使用 AI 提供人類可解釋的輸入範例,幫助人類在訓練過程中進行監督

MISC

AI Alignment Course 的課程大綱已更新:

  • 移除 Unrestricted adversarial training framework,並將 Debate framework 合併至 Scalable oversight
  • 新增 Reinforcement learning from human (or AI) feedback(Section 3)

詳見:AI Safety Fundamentals Alignment Course


臨時動議:邀請演講

講者:邱天異(北京大學信息科學技術學院圖靈班)

演講主題:AI Alignment: A Comprehensive Survey

另可參考:alignmentsurvey.com