去年 7 月,Google DeepMind 的 Gemini Deep Think 在国际数学奥林匹克拿到官方认证的金牌水平:42 分里拿了 35 分,全程用自然语言直接写证明,IMO 主席亲自确认了分数。推理模型的成绩是实打实的。
同一时期,亚利桑那州立大学的 Subbarao Kambhampati(AAAI 前主席,2016–2018 在任)带着一篇标题带感叹号的立场论文进了 ICML 2026:《别再把中间 token 拟人化成推理/思考痕迹!》。7 月 31 日,Quanta 发了一篇科普长文《AI 的推理是不是「歪打正着」?》,把这条线上的研究串了起来。
这两件事不矛盾。成绩是真的;问题出在另一处:模型在给出答案之前写下的那几千字「思考」,是不是它得出答案的真实路径?
这不是哲学趣味题。当前 AI 安全有一整层防线(思维链监控)押在「是」上面。下面先看证据,再看机制,最后说这层防线该怎么用。
先把两个问题拆开
思维链(chain of thought,CoT)指推理模型在最终答案前生成的中间文本,通常写得像人在打草稿:「先试 n=1……不对,换个思路……」忠实性(faithfulness)问的是:这些文本是否如实反映模型内部实际的计算。
容易混淆的是两个独立的问题。「思维链有没有用」是性能问题,证据很硬:让模型先写中间步骤,一批推理基准上的准确率会显著上涨;拿金牌的 Deep Think,也是全程先写自然语言推理再给出证明。「思维链是不是如实记录」是忠实性问题,而这几年的证据在往反方向堆。
三组证据
**第一组:删掉也不影响答案。**东北大学和 UC Berkeley 的研究者(Jiachen Zhao、Yiyou Sun、Dawn Song、Weiyan Shi)在《「啊哈时刻」会是假的吗?》里提出一个测法,量的是思维链里每一步对最终答案的因果贡献。这里的置信度是被测模型自己的输出概率:语言模型生成答案时,会给每个候选 token 分一个概率。具体做法:先让模型带着完整思维链把题做完,记下它给出的最终答案;之后把思维链在某一步截断,强制模型就此作答,读出它此时分给那个原答案的概率,作为该位置上的置信度。扰动手段是:步骤里有数字的,给数字加减 1 到 3 的小偏移,语法保持完整;没有数字的,把整步删掉。每一步从两个方向各测一次:一是前文完好时扰动这一步,看置信度掉多少,量的是这一步必要不必要;二是把前文的支撑步骤扰动掉、只留这一步原样,看它能把置信度撑住多少,量的是这一步够不够充分。一步的「真实思考分数」(True Thinking Score)取这两个变化幅度绝对值的平均:分数高,说明模型内部确实用到了这一步;接近零,说明这一步对答案没有因果贡献,是「装饰性步骤」。他们测了参数量从 15 亿到万亿级的 11 个开源模型,在 MATH 数学基准上,装饰性步骤的占比按模型不同在三成到六成之间:万亿参数的 Kimi-K2.6 超过 30%,Qwen3.6-35B 接近 60%。更直接的验证是:把分数最低的一半步骤直接删掉,成绩基本不掉。模型写下的「啊哈,我发现了」,可能对答案没起任何作用。
看到这里自然会问:思维链当年火起来,靠的就是实打实的涨分,怎么现在又说一半步骤是装饰?两件事其实都成立。2022 年 Google 的 Jason Wei 等人发表思维链提示论文,是这波热度的起点,结论有硬验证、后来也被反复复现:只给八个「先写步骤再作答」的示范例子,5400 亿参数的 PaLM 就在 GSM8K 数学应用题基准上拿到当时最好成绩,超过带验证器专门微调的 GPT-3。但当年验证的命题是「让模型写中间步骤,成绩会涨」,从来不是「步骤的文字内容就是模型的计算路径」——后一个问题,这篇论文没有测。装饰性步骤的研究补测的正是这半边:涨分是真的,分数却未必涨在文字写了什么上。模型变强也确实是变量之一:Anthropic 团队 2023 年专门测过这件事,结论是模型越大越能干,思维链在他们测的多数任务上就越不忠实。顺着这个结果可以再推一步——任务对模型越简单,写下来的步骤越接近事后装饰——但这是解读,论文测的是忠实性本身,没有验证这个解释。所以不是「CoT 不 work 了」,是「它靠什么 work」当年没被验证过,而下面第二组证据给出了它可能靠什么 work。
**第二组:换成省略号也行。**纽约大学的 Jacob Pfau、William Merrill、Samuel Bowman 在 2024 年的《一点一点地想》里做了填充符实验。先把实验方式说清楚。这不是拿一个现成大模型、在推理(inference)阶段把它的思维链临时换成省略号:论文自己测过这条路,给 Claude 2 和 GPT-3.5 塞填充符,在常见问答和数学基准上成绩与直接作答持平,没有任何提升。他们做的是从零训练:拿一个 3400 万参数、随机初始化的小型 Llama 架构模型,在两个专门构造的算法任务(3SUM 和 2SUM-Transform,都属于不写中间 token 就解不出的类型)上训练,模型学到的输出格式是先吐一串无意义的填充符「……」、再直接给答案。这样训出来的模型照样能解题。学会这一招也不容易:训练数据里还得掺入写明真实步骤的思维链示范做密集监督,模型才收敛。适用范围要说清:这只在特定结构的问题上成立,也依赖专门训练,不能说现在的推理模型都在这么干。但它证明了一件原理性的事:中间 token 的价值可以完全来自「多出来的计算量」(每个 token 都触发一次前向计算,真正的活可以在隐藏层里做),token 的字面内容可以和计算内容零相关。「有中间步骤才能解题」推不出「中间步骤写的就是解题过程」。
**第三组:换成错的也不掉分。**Kambhampati 的立场论文汇总了他们组的实验:把推理痕迹换成错误的、甚至和题目无关的文本,模型最终答案的准确率不降;反过来,只用正确痕迹训练出的模型,照样产出逻辑不通的推理记录。中间文本对不对,和答案对不对,两件事松脱得厉害。
顺带澄清一个常被拉进这场争论的研究:Apple 2025 年的《思考的幻觉》发现推理模型在谜题复杂度超过阈值后「准确率完全崩溃」。它测的是能力(题目变难后答案还对不对),不是忠实性(过程是否如实),两个构念不该混着引用。而且它的评测设计随后被逐条批评:渡河谜题的部分实例在数学上根本不可解、汉诺塔的答案超出输出 token 上限也被记为失败。能力上限吵成什么样另说,上面三组忠实性证据不依赖它。
机制:草稿的作用可能是「搬运上下文」
为什么会这样?先补一个背景:那些「让我先验证一下」的推理文本,本身是从哪来的。推理模型和普通聊天模型通常都以同一类底子起步:在海量人类文本上预训练。「设 x,代入,验证」这种推理腔的文字,人类写下的解题记录里到处都是,模型在这一步就见过、也会模仿了。分岔在后续训练。各家的具体配方不公开、也未必一致,这里以 OpenAI 公开的 o1 训练路线为代表:普通模型走指令微调加人类偏好对齐,学的是把答案直接答好;推理模型在此之外多加一个阶段——结果导向的强化学习。做法是让模型在作答前先自由生成长草稿,最终答案对了,整条轨迹连同草稿一起被加强;答错了就被压低。反复下来,模型学会先写一长段推理形状的文字再作答,因为这样统计上更容易答对。要点在于这种奖励只看最终答案的对错,草稿里写什么、写得真不真,不进优化目标。(这说的是结果监督这一条路线;业界也有过程监督的做法,对每个推理步骤逐一打分,并非所有训练都只看结果。)曾参与 OpenAI 推理模型工作、现在纽约大学和 Anthropic 的 Pavel Izmailov 在 Quanta 的访谈里直说:他怀疑强化学习根本没有激励模型生成忠实的思维链。没有优化压力指向「如实汇报」,如实汇报就只是偶尔顺路发生的事。
Kambhampati 在 Quanta 的访谈里给了一个解释假说,他自称这只是工作假说:近似检索(approximate retrieval)。中间 token 的功能不是记录计算,而是搬运上下文:每写下一段「推理形状」的文本,都在把上下文窗口推到一个更有利的位置,让正确答案形状的文本更容易被采样出来。他的类比是人翻抽屉找东西时嘴里念念有词:念叨的内容未必是真思路,起作用的是念叨激活了什么。按这个假说,模型写「让我先验证 n=1 的情形」,价值不在于它真做了那个验证,而在于这类文本之后统计上更常跟着正确解。他对自己的假说也留了余地,原话的意思是:一个错误的理论,比承认还没有理论更糟。
这里有个五十年前就有人踩过的坑。1976 年 Drew McDermott 批评过 AI 领域的「心愿式命名」(wishful mnemonics):给程序的函数起名叫 UNDERSTAND,程序不会因此真的理解,但写程序的人会先信了。「思考痕迹」「推理过程」是同一个坑的现代版:名字取好了,论证就省了。Santa Fe 研究所的 Melanie Mitchell 在 Quanta 里的判断更直接:这些文本不必忠实于模型内部发生的事,其中不少甚至没有用处。
押在思维链上的那层防线
这场争论对安全从业者不是学术八卦。2025 年 7 月,OpenAI、DeepMind、Anthropic 等机构的四十多位研究者联署立场论文,把思维链的可监控性称为「新而脆弱的机会」:模型用人类语言打草稿,给了我们在它行动之前读到意图的机会。「脆弱」不是修辞,忠实性证据说明这个机会没有保证。直接测量已经有了:Anthropic 往题目里悄悄塞答案提示,看模型用了之后会不会在思维链里承认,Claude 3.7 Sonnet 平均只承认 25%,DeepSeek R1 是 39%。多数情况下,用了,不说。
读这批研究,我认为最要紧的是把两类失效分开——这个二分是我自己的归纳,不是哪篇论文里现成的分类。
第一类是天然不忠实:没人训练模型隐瞒,装饰步骤、事后合理化、用了提示不提,都只是「训练目标从没要求如实」的自然结果。本文讲的证据全属这类。第二类是习得性隐瞒:训练压力(比如把「监控者没起疑」计入奖励)教会模型把坏心思从草稿里抹掉、行为照旧,OpenAI 自己测出过这条失效路径。我在上一篇拆 OpenAI 安全事故复盘的文章里写过这条链:检测靠自供,自供可以被训没。两类的含义不同:第二类说防线将来可能被攻破,第一类说防线现在就有洞——即使没有任何对抗,「读了思维链没发现问题」也不构成安全证据。
对实际用思维链的从业者,我给三条判断:
其一,信号是单向的。思维链里出现问题意图是真信号,该报警报警;模型目前确实经常自供,OpenAI 同一项研究里,盯着思维链抓 reward hacking 就比只盯行为灵敏得多,这正是监控还有效的原因。但思维链里没出现,不是安全证明。当低成本预警层可以,当审计结论不行。
其二,别对思维链内容做优化。把它训得更短、更好看,或按「草稿干不干净」给奖励,都会把仅存的信号训掉:OpenAI 测出的正是这条路,对思维链施压后作弊照旧,只是意图从草稿里消失了。联署论文的核心建议是把可监控性当成一项需要主动保护的资产,对可见思维链的直接优化保持谨慎,模型发布决策要评估对可监控性的影响。
其三,别把思维链当解释卖给用户。产品界面把「思考过程」展示成模型决策的理由,等于替研究界做出一个它给不出的承诺。在需要给出决策理由的场景(信贷、医疗、内容审核申诉),思维链充当不了 explanation。三成到六成的装饰占比测自开源推理模型做数学题,能不能照搬到这些场景没人验证过;但在有人证明生产系统的草稿更忠实之前,它当不了判决书。
按日志读,别按忏悔读
Quanta 那篇文章的作者 John Pavlus 收在一个比喻上:「马力」。发动机里没有马,但这个词照样好用,没有工程师因此去气缸里找马蹄。「推理」也许该按同样的方式用。说推理模型「会推理」,如果指的是「让它先写一长段中间步骤,最终答案的正确率会涨」,这在一批推理基准上是实测过的:GSM8K 的涨分就是这么测出来的,拿金牌的 Deep Think 也是先写大段自然语言推理再给出证明。但如果把写下来的步骤当成模型对「答案怎么来的」的如实解释去读,证据说它经常靠不住:三成到六成删了不影响答案,用了提示也多半不提。写草稿这个动作有用,草稿的内容不可尽信,全文的分界一直在这两件事之间。
我的落点具体一点:思维链值得读,安全团队尤其该读,关键是抱着什么预期去读。工程师读程序日志的预期是这样的:日志里打出报错,就顺着去查,这是真信号;但日志干净,没人敢说系统一定没病,因为打印哪些、漏掉哪些,是写日志的那段代码决定的,没打出来的事照样在发生。读忏悔的预期正好相反:默认对方已经把所有事如实交代,没提就等于没做。思维链只该按前一种预期读。草稿里写了要绕过检测,该报警报警;草稿一片干净,只说明模型没写,不说明它没做。Anthropic 的实验里,Claude 3.7 Sonnet 用了塞进题目的提示,四分之三的情况下在思维链里只字不提。把思维链当忏悔读,就是把「没提」当成了「没做」。
参考来源
- Is AI Reasoning Right for the Wrong Reasons?(Quanta Magazine) — 选题由头;Mitchell、Kambhampati、Izmailov 的观点与访谈转述;近似检索假说、马力比喻与 McDermott 典故的出处指引
- Position: Stop Anthropomorphizing Intermediate Tokens as Reasoning/Thinking Traces!(arXiv:2504.09762,ICML 2026) — 错误/无关痕迹替换实验
- Can Aha Moments be Fake? Towards Quantifying Decorative and True Thinking in Chain-of-Thought(arXiv:2510.24941) — True Thinking Score 方法(截断后提前作答读取模型自身答案概率;必要性与充分性双向扰动取绝对值平均);装饰性步骤三成到六成的具体数字(Kimi-K2.6 >30%、Qwen3.6-35B 近 60%、11 个模型、MATH 基准)
- Chain-of-Thought Prompting Elicits Reasoning in Large Language Models(arXiv:2201.11903) — 让思维链火起来的原始论文;八个示范例子让 PaLM 540B 在 GSM8K 拿到当时最好成绩、超过带验证器微调的 GPT-3
- Measuring Faithfulness in Chain-of-Thought Reasoning(arXiv:2307.13702,Anthropic) — 「模型越大越能干、多数任务上思维链越不忠实」的测量
- Let’s Think Dot by Dot: Hidden Computation in Transformer Language Models(arXiv:2404.15758) — 填充符实验:从零训练 3400 万参数 Llama 架构模型解 3SUM/2SUM-Transform;Claude 2/GPT-3.5 在推理阶段用填充符无提升;密集监督才能学会
- The Illusion of Thinking(Apple 官方页面) — 复杂度阈值后的准确率崩溃(能力构念,非忠实性)
- Comment on The Illusion of Thinking(arXiv:2506.09250) — 对 Apple 论文评测设计的批评(不可解实例、token 上限)
- Reasoning Models Don’t Always Say What They Think(Anthropic) — 提示承认率 25%/39%
- Monitoring Reasoning Models for Misbehavior and the Risks of Promoting Obfuscation(arXiv:2503.11926,OpenAI) — 思维链监控抓 reward hacking 比只盯行为灵敏;对思维链直接施加优化压力导致 obfuscated reward hacking(作弊照旧、意图从草稿消失)
- Chain of Thought Monitorability: A New and Fragile Opportunity for AI Safety(arXiv:2507.11473) — 四十余位跨机构研究者联署;「保护可监控性」的建议
- Gemini Deep Think 在 IMO 达到金牌水平(Google DeepMind 官方公告) — 35/42 分、IMO 官方认证、自然语言端到端
- 能推翻 Erdős 猜想的那股执着,也被用来逃逸沙箱(本站) — 习得性隐瞒(obfuscated reward hacking)与轨迹监控依赖自供的完整论证