最新研究顯示，以超強推理爆紅的DeepSeek-R1模型竟藏隱形危險——

即便最終拒絕回答，其思考過程仍可能泄露有害內容。現有防御技術深陷兩難：要么防不住攻擊，要么讓模型變成”驚弓之鳥”，連正常問題都拒絕回答。

上海交大與上海AI Lab聯合推出安全防御方案——X-Boundary，試圖破解兩難局面。

X-Boundary通過分離安全和有害表征，并針對有害表征進行定向消除，在不損害模型通用性能且避免過度安全問題的前提下，實現精準高效的安全加固，使模型能夠同時防御多種單輪和多輪攻擊。

X-Boundary在DeepSeek-R1-Distill-Llama-8B上的表現如下圖所示：

案例分析：當黑客發動惡意提問時，原始模型的”思維鏈條”會泄露危險信息（左圖），而經過X-Boundary安全加固的模型如同被植入”認知凈化芯片”——通過精準切除有害特征，徹底封堵信息泄漏通道（右圖）。

結合基于規則的檢測器，一旦發現安全風險過高導致的異常輸出則終止模型思考，同步觸發安全代答響應，從而實現高效和安全的兼顧。

四大防御方法首度遷移評測：安全與智能的失衡困局

當主流防御方法（SFT/DPO/GA/CB）應用在推理模型上，一個尖銳的矛盾浮出水面：模型的安全防線每加固一分，其智能水平就衰退一程。

現有的防御方法要么不奏效，要么會對推理能力造成很大的損失。實驗數據顯示，SFT將攻擊成功率（ASR）壓低的同時，也導致了DeepSeek-R1-Distill-Llama-8B的數學能力在AIME-2024基準上驟降10%，在XSTest和PHTest上還出現了系統性誤判——超過50%的安全提問遭遇無理由拒絕（表3）。這暴露出當前防御策略的致命缺陷：它們并非真正識別出危險，而是通過”寧可錯殺一千”的粗暴策略壓低風險指標。

團隊進一步將這些防御技術引入多輪攻防場景，測評后發現，多輪防御訓練本身就像一把雙刃劍。在Qwen2.5-7B-Chat模型中加入多輪防御數據后，安全問答的誤傷率在OR-Bench和PHTest測試集上飆升30%，證明防御強度的提升與可用性損耗存在強相關性。

這種困境的根源，在特征空間的可視化分析中顯露無遺——現有方法構建的安全防線模糊不清，大量邊界案例（如詢問毒品危害的合理問題）的表征與真正有害的表征的分布高度重合，就像安檢儀無法分辨外形相似的礦泉水與易燃液體，最終導致這些安全表征被錯誤地分類，邊界問題也被拒絕回答，模型陷入了“過度安全”的怪圈。

為大模型精準打造“內生安全系統”

面對現有防御技術”傷敵一千自損八百”的困境，團隊提出X-Boundary防御框架——如同為AI建立智能安檢通道，實現危險內容精準攔截與安全信息無感通行。

三步建立動態防護網

1. 邊界繪制：通過設計顯式的表征分離優化目標，讓危險請求的表征向量與安全表征向量形成90°垂直角，從根源切斷兩者混淆的可能，在表征空間強行劃出“安全禁區”。
2. 威脅瓦解：對危險表征施加不可逆的擾動，使其無法保持原始有害形態（類似文件粉碎機的不可逆擦除）。
3. 智能保鮮：采用表征維持技術，確保絕大多數安全問題的表征不受訓練影響，維持模型原生智能。

理論突破 × 實踐驗證

基于最優傳輸理論的數學證明，X-Boundary有助于使安全表征更聚集，從而加快大模型訓練時的收斂速度。實驗顯示，在Llama-3-8B和Qwen2.5-7B模型上，訓練收斂速度分別提升27%和18%（圖4），實現安全防御與訓練效率的雙重進化。

安全與智能的平衡

“火眼金睛”區分安全和有害表征

如圖5所示，X-Boundary成功在模型內部構建出明暗分界的安全防線——使大模型內部的有害表征和安全表征得到清晰的區分，徹底終結了傳統方法”敵我不分”的混沌局面。

魯棒的多輪防御與高可用性兼得

有了清晰的表征區分邊界，X-Boundary能在安全性和可用性之間取得平衡（表1）：

• 多輪攻擊防御成功率（ASR）追平現有最優方案
• 誤傷率（Over-refusal）降至最低水平降至最低水平
• 模型通用能力保持99%以上原生性能

圖 6 直觀地展示了防御成功率與誤傷率之間的權衡。X-Boundary 位于圖的左下角，表明 X-Boundary 相比其他方法在兩個指標之間取得了更好的平衡。

跨模型規模的穩健打擊

當擴展到140億參數的Qwen2.5-14B-Chat時（表2）：

• 對復雜多輪攻擊的防御強度再提升65%
• 誤傷率增幅嚴格鎖死在5%以內
• 模型智商損耗不足0.6%

這意味著即使面對更大規模、更復雜的AI系統，X-Boundary依然能實現零感知防御。

作者簡介

本文由上海AI Lab、上交大和電子科大聯合完成。

主要作者包括上海AI Lab和上交大聯培博士生盧曉雅、上海AI Lab青年研究員劉東瑞（共同一作）等。

通訊作者邵婧為上海AI Lab青年科學家，研究方向為AI安全可信。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2502.09990
項目主頁：https://github.com/AI45Lab/X-Boundary