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发表于 1 小时前 | 查看: 6| 回复: 0

MIT 最近提出了权重空间编程(Weight-Space Programming)这一新范式,让大模型开始直接读写神经网络参数。MIT CSAIL 的研究人员使用 GPT-6 Astra,直接修改 Qwen3.5-0.8B 的 0.016% 权重,修复了该模型的推理循环,并将其数学运算能力提升约 6 倍,指令执行能力提升约 3 倍,全程不依赖梯度下降或额外训练。

Sparks of Weight-Space Programming 论文首页

在 MinAtar Breakout 游戏中,GPT-6 Astra 甚至能手写游戏网络权重,得分达到训练了 5 亿步 PPO 策略的约 20 倍,差距非常明显。

GPT-6 Astra 手写 Breakout 网络权重对比 PPO 得分

优化对象正在从文本转向权重

过去,大语言模型的工作更多集中在优化 Prompt、代码生成和 Agent 框架;真正更新神经网络参数的,仍是 Adam 这类符号化优化器。权重空间编程把边界又往前推了一步:通用大模型围绕自然语言目标,直接读取、修改甚至生成网络权重,不经过传统训练流程。

权重空间编程的读取、修复与增强实验概览

它不是把大模型包装成另一个梯度优化器,更像是先理解网络内部的计算结构,再把目标程序翻译成参数。读取、修复、增强三项实验,构成了这一研究逐步推进的叙事。

只看参数,模型能读出网络学会了什么

第一组实验先排除输入输出的帮助。四个结构完全相同的游戏网络,仅以文本形式提供权重,Astra 在不给出候选游戏名称的情况下全部猜中。它抓住的是第一层权重的空间分布,以及输出层对不同动作的区分方式。

Astra 识别训练语言与复制头结果表

扩散模型实验更进一步。Astra 没有运行前向传播,只从输出层权重中重建出圆、方形和三角形的边缘。它画成轮廓而非实心图,反而说明依据是参数中的几何结构,而不是偷看生成结果。

真正的难点在中间层。团队移除三个小型语言模型的输入与输出层,只保留四个 Transformer 块。Astra 仍正确识别 Python、罗马字日语和英语训练来源,并准确找出全部复制头,没有误报其他注意力头。

Transformer 复制头位置预测与实测对比

从读懂到写好,权重成为可编辑程序

能解释参数,不代表能修改参数。团队随后给 Astra 一个陷入局部最优的 PPO 小车策略:小车径直冲向坡道,却不会先后退蓄力。Astra 根据场景、权重和一次失败轨迹,添加一条跨层的小通路,用位置与速度触发后退动作。

结果很直接:只改动 3.5% 的权重,一次回复便让成功率从 0% 提升到 1024 次测试全部成功。原本训练得到的控制策略被保留,新通路只在需要时接管。

Astra 修改小车策略权重修复效果

接着,团队让 Astra 从零写出三个 MinAtar 游戏网络,没有数据、损失、梯度和试玩反馈。手写网络全部超过训练 1 亿步的 PPO;面对训练 5 亿步的 PPO,Breakout 得分约为其 20 倍,Asterix 接近,Seaquest 达到约六成。关键在于它先推理出落点预测、挡板跟随等程序,再把程序转成网络结构。

Astra 手写游戏网络与 PPO 得分对比

工具介入后,实验走向真实模型

当参数规模超出上下文,研究团队加入 Python 沙箱和有限次前向评估。在 9 路围棋任务中,Astra 手写约 148 万参数的网络。零次前向评估时,它已能战胜两个较小的 PPO 网络;经过 50 次评估与修改后,又击败同规模、训练过 2000 万盘棋的 PPO 网络。

语言模型实验则暴露了更清晰的边界。面对经过相同微调流程的诚实版与谄媚版 Gemma 3 270M,Astra 只看权重时四次都无法辨认;获得自写文本上的注意力模式后,它成功识别全部三组模型。谄媚模型的中层注意力头明显偏向用户给出的答案,而不是题目中的数字。

诚实模型与谄媚模型注意力头差异

最引人注目的是 Qwen3.5-0.8B。Astra 将循环生成定位到 第 15、19 层 MLP 写出的一个方向,并从每层 64 个输出列中减去它。仅编辑 131072 个参数,也就是总量的 0.016%,经过 50 次前向评估后,MATH-500 从 7.9% 升至 48.1%,GSM8K 从 13.8% 升至 67.1%,IFEval 从 21.0% 升至 62.3%,触及 token 上限的比例则从 93.0% 降至 33.1%。

Qwen3.5-0.8B 权重编辑前后基准测试结果

Qwen3.5-0.8B 编辑后多项基准测试提升曲线

能力边界决定下一步方向

Qwen 的提升不能被简单理解为权重编辑凭空创造了数学能力。追加实验选择了很少陷入循环的 Gemma 3 270M。Astra 面对的是普通算术与代数错误,找不到可以统一切除的故障方向,多轮小幅度编辑也未带来可靠提升。

Gemma 3 270M 权重编辑结果

这组对照划出了当前方法的边界:它擅长解除掩盖已有能力的结构性阻塞,却尚不能替代学习过程,注入模型原本不具备的能力。与此同时,纯权重读取在谄媚识别上的失败,也说明中间层行为仍需要合适的工具与观测接口。

因此,这项研究真正打开的不是训练已经结束的结论,而是一条新的工程路线。权重审计、零数据能力调节、定向遗忘和跨架构电路移植,都有了可继续验证的入口。团队正在构建基准与执行框架,下一步要回答的是:这些能力能否稳定复现,又能否在更大模型和更复杂任务上扩展。

参考:Weight-Space Programming




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