arxiv.org·2026/10/26
现有SAE将每个特征视为独立单元,特征空间扁平,读出不保证分类一致性、控制缺乏编辑粒度。TaxoSAE用与分类层级对应的堆叠SAE镜像is-a上下位结构,并引入taxonomic alignment loss,把“下位词成立则上位词成立”变成训练目标,训练只需终端概念标签。在Bio传记关系和Animal动物实体两个QA分类体系上,与Random、DiffMean、Hybrid三类基线比较:抽象概念上位词读出较最强基线提升**+31.3个点**,中间层swap成功提升**+25.5个点**,抑制某概念仅使自身回答降至0–2%;未见过概念经上位词读出最高+37.9个点,抽象概念激活集中在单一有效单元。该做法首次把目标分类体系显式编码进SAE特征空间并提升数据效率;局限是只测英语、分类体系规模较小。
为什么重要 层级可编辑的特征空间让工程师能按父类读出/修改 LLM 知识,减少逐概念绑定成本。适合 关注 SAE/可解释性、概念编辑与层级知识对齐的模型工程师。
近期的 Sparse Autoencoders(SAE)将大型语言模型(LLM)的表征分解为可解释特征,从而能够精确读取和控制编码的知识。 然而,现有 SAE 将每个特征视为独立单元,而现实世界知识通常按分类体系组织。 因此,读取无法保证分类一致性,控制也缺乏指定编辑范围的粒度。
我们提出 TaxoSAE,它将基于 is-a(上位词-下位词)关系的分类信息显式编码到 SAE 特征空间中。 TaxoSAE 用一组堆叠的 SAE 镜像一个分类体系,每个分类层级一个 SAE,并引入分类对齐损失,使任一概念的下位词激活时该概念也会激活。
在两个事实型 QA 分类体系上(一个关于人物关系,一个关于动物),TaxoSAE 能够实现:(1) 通过分类体系并借助集中激活进行更准确读取,例如在读取训练中从未查询过的抽象概念的上位词时提升 +31.3 分;(2) 更精确控制,swap success 提升 +25.5 分,同时抑制某个概念只会移除其自身答案(其他概念准确率为 91-100%,该概念为 0-2%)。 更重要的是,(3) 它可以通过上位词读取未见概念,上位词读取准确率最高提升 +37.9 分。
Recent Sparse Autoencoders (SAEs) decompose the representations of large language models (LLMs) into interpretable features, enabling precise readout and control of encoded knowledge.
However, existing SAEs treat each feature as a standalone unit, whereas real-world knowledge is often taxonomically organized.
As a result, readout carries no guarantee of taxonomic consistency, and control lacks the granularity to specify the scope of an edit.
We propose TaxoSAE, which explicitly encodes taxonomical information, built on is-a (hypernym-hyponym) relations, into the SAE feature space.
TaxoSAE mirrors a taxonomy with a stack of SAEs, one per taxonomy level, and introduces a taxonomic alignment loss that trains each concept to be active whenever one of its hyponyms is.
On two factual QA taxonomies, one over biographical relations and one over animals, TaxoSAE enables (1) more accurate readout through the taxonomy with concentrated activations, e.g., +31.3 points in reading out the hypernyms of abstract concepts never queried in training; (2) more precise control, with +25.5 points in swap success, while suppressing a concept removes only its own answers (0-2% accuracy vs. 91-100% on other concepts); and, more importantly, (3) readout of unseen concepts through their hypernyms, with up to +37.9 points in hypernym readout accuracy.
超类读出增益
Bio L2→L3 vs 最强基线
中间层 swap 增益
target-only coverage
未见动物上游
24 unseen animals vs DiffMean
抑制自类
target exact match 越低越好
抑制他类
non-target exact match 越高越好
注释 · 增益均相对最强基线或 DiffMean 计算。出自 摘要/§6.1/表 2
注释 · 术语解释激活散布的有效特征数,1 表示单槽,越低越集中。 是有效特征数,越低越集中;表 1 Bio 顶层。出自 表 1/图 5



EVIDENCE / METHODS
判断
TaxoSAE 把 is-a 规则写进 SAE 栈,读出与控制都比基线更干净。
TaxoSAE 用 stacked SAEs 一层对应一个 taxonomy level,术语解释训练上位词槽在其任一下位词激活时也激活的损失。 让上位词在其任一下位词激活时也激活。对工程的含义:只要标注 terminal concepts 就能让上层泛化到未见子类,减少逐概念绑定成本;但当前主要在 GPT-2 small 和小 taxonomy 上验证,另外仅 Bio 重复了 Qwen2.5-0.5B,离生产大模型还有距离。
注释 · 核心价值在层级可编辑的特征空间,而非单纯准确率提升。出自 §7/§4.2
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