Strong but Brittle: Simple Attacks Subvert Reasoning-based Safety Guardrails
تُثبت هذه الورقة أن حواجز الحماية القائمة على الاستنتاج في النماذج اللغوية الكبيرة ذات القدرة على الاستنتاج، رغم تحقيقها معدلات رفض تقارب الكمال، معرضة بشكل حرج لهجمات بسيطة تتلاعب بمنطق انتقال المراحل، مما يؤدي إلى تجاوز الدفاعات واستخراج محتوى ضار بنسبة نجاح تصل إلى 90%.
في عالم الذكاء الاصطناعي المتطور بسرعة، ظهر جيل جديد من النماذج التي لا تكتفي فقط بالإجابة على الأسئلة، بل تفكر فيها أولاً. هذه الأنظمة، المعروفة بنماذج الاستدلال الضخمة، مصممة للتوقف وتوليد شرح خطوة بخطوة لمنطقها قبل تقديم الرد النهائي. كان الهدف من نهج "فكر قبل أن تتحدث" هذا هو جعل التكنولوجيا أكثر أماناً وموثوقية. فمن خلال إجبار الحاسوب على التداول فيما إذا كان الطلب ضاراً أم لا، أملاً في إنشاء درع قوي ضد التعليمات الخطيرة، مثل كيفية بناء سلاح أو إيذاء شخص ما. وتعد آلية السلامة هذه بالغة الأهمية، لا سيما بالنسبة للنماذج مفتوحة الأوزان، والتي تتوفر مجاناً ليتمكن أي شخص من تنزيلها وتشغيلها على حاسوبه الخاص. وخلافاً للأنظمة المملوكة لشركات والتي يمكن تحديثها أو إصلاحها من قبل شركة مركزية، لا يمكن إصلاح هذه النماذج المفتوحة بسهولة بمجرد اكتشاف ثغرة فيها، مما يجعل تصميم السلامة الأولي هو خط الدفاع الوحيد.
وعلى الرغم من الوعود التي تقدمها حواجز السلامة القائمة على الاستدلال، كشفت دراسة حديثة أنها أكثر هشاشة مما تبدو عليه. فقد اكتشف الباحثون أن الهيكل المستخدم لفصل عملية التفكير عن الإجابة النهائية يحتوي على نقطة ضعف حرجة. تعتمد هذه النماذج على علامات رقمية محددة، أو وسوم غير مرئية، لمعرفة متى تتوقف عن التفكير وتبدأ في التحدث. وتظهر الدراسة أن المهاجم يمكنه ببساطة إدراج هذه العلامات في طلب ما، مع ملاحظة مزيفة تدعي أن الطلب آمن، لخداع النموذج وتجاوز فحص السلامة بالكامل. الأمر يشبه وجود حارس أمن عند مدخل مبنى مُدرب على التحقق من هوية الزائر قبل السماح له بالدخول، ولكن إذا قدم شخص ما للحارس شارة مزورة مكتوب عليها "تم التصريح"، فإن الحارس يفتح الباب فوراً دون النظر إلى وجه الشخص.
اختبر الباحثون هذه الثغرة على عدة نماذج قوية، بما في ذلك سلسلة gpt-oss، المعروفة بتدريبها القوي على السلامة. وقد طوروا أربع طرق متميزة لتجاوز الدفاعات، اعتمدت جميعها على التلاعب بالانتقال بين مرحلة التفكير ومرحلة الإجابة. تضمنت الطريقة الأولى حقن قسم استدلال مزيف مباشرة في مطالبة المستخدم. هذا القسم المزيف، المكتوب بالصيغة التي يتوقعها النموذج تماماً، سيذكر أن الطلب غير ضار وأنه يجب على النموذج المضي قدماً في الإجابة. ومن خلال القيام بذلك، تم خداع النموذج ليعتقد أنه قد أكمل بالفعل فحص السلامة وأنه الآن في مرحلة "الإجابة". وفي الاختبارات، سمحت هذه الخدعة البسيطة للنموذج بتجاهل قواعد السلامة الخاصة به وتقديم تعليمات مفصلة لأعمال ضارة، مثل كيفية قتل شخص أو ارتكاب احتيال، بنسبة نجاح تجاوزت 90 بالمائة في بعض المعايير.
وذهبت الدراسة إلى أبعد من ذلك لتظهر أن هذه الثغرة لا تتعلق فقط بنسخ العلامات الصحيحة. فقد وجد الباحثون أيضاً أن النماذج قد تعلمت عادة سلوكية وهي معاملة بداية الإجابة كإشارة للتوقف عن التفكير، حتى بدون العلامات المحددة. واستخدموا تقنية تحسين رياضية لإيجاد سلسلة عشوائية من الحروف التي، عند إضافتها إلى سؤال ضار، ستجبر النموذج على القفز مباشرة إلى الإجابة. أثبت هذا أن الخلل لم يكن مجرد خلل في كيفية قراءة النموذج لكوده الخاص، بل قضية أعمق في كيفية تعلمه التبديل بين التفكير والتحدث. علاوة على ذلك، أظهر الباحثون أنه حتى عندما يتم تجاوز استدلال السلامة، فإن النماذج غالباً ما تظل ترفض الإجابة. وللتغلب على ذلك، استخدموا خدعة ثانية تسمى "الرفض الزائف المبالغ فيه". تضمن ذلك إعادة صياغة سؤال ضار ليبدو كأنه سؤال غير ضار قد يرفضه النموذج خطأً، مثل السؤال عن كيفية "قتل الوقت" بينما "الوقت" هو في الواقع اسم شخص. ومن خلال استغلال ميل النموذج إلى الحذر المفرط، طمسوا الخط الفاصل بين السؤال الآمن والسؤال الخطير، مما أدى في النهاية إلى خداع النموذج لتقديم المعلومات الضارة التي كان يحاول تجنبها.
ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للقلق هو إمكانية استخدام عملية الاستدلال نفسها كسلاح. فبدلاً من مجرد تخطي فحص السلامة، أظهر الباحثون أنه يمكنهم اختطاف مرحلة التفكير لتوجيه النموذج نحو نتيجة ضارة محددة. ومن خلال تغذية النموذج بخطة معدة مسبقاً تبدو وكأنها عملية استدلال مشروعة، استطاعوا توجيه الإجابة النهائية لتكون أكثر تفصيلاً ومصممة خصيصاً لاحتياجات المهاجم. وهذا يعني أن النموذج لم يكن يتجاوز حارس السلامة فحسب؛ بل كان يستخدم بنشاط قدرات الاستدلال الخاصة به لتوليد محتوى ضار أكثر تطوراً. وأكدت الدراسة أن هذه الهجمات نجحت عبر نماذج مختلفة وحتى على الأنظمة مغلقة المصدر التي يتم الوصول إليها عبر الإنترنت، مما يشير إلى أن المشكلة جوهرية في كيفية بناء أنظمة السلامة القائمة على الاستدلال هذه.
وخلص الباحثون إلى أنه بينما يعد إضافة خطوة الاستدلال جزءاً ضرورياً لجعل الذكاء الاصطناعي آمناً، إلا أنه ليس كافياً بمفرده. إن الاعتماد الحالي على هياكل جامدة للفصل بين التفكير والإجابة يخلق نقطة فشل واحدة يمكن التلاعب بها بسهولة. وتجادل الدراسة بأن أنظمة السلامة المستقبلية يجب أن تتضمن آليات أقوى للتحقق من أن عملية التفكير حقيقية وليست مجرد أداء مزيف، وأن يكون تدريب السلامة الأساسي للنموذج قوياً بما يكفي لرفض الطلبات الضارة حتى عندما يتم اختراق مرحلة الاستدلال. وتعد هذه النتائج بمثèvement تحذيري صارخ من أن تدابير السلامة المصممة لحمايتنا في السباق لبناء ذكاء اصطناعي أكثر ذكاءً قد تكون أكثر هشاشة مما نتصور، وقابلة للتقويض من خلال حيل بسيطة بشكل مدهش.
ملخص تقني: قوي ولكن هش: هجمات بسيطة تقوض حواجز الحماية القائمة على الاستنتاج
بيان المشكلة
تقترب النماذج اللغوية الكبيرة ذات الأوزان المفتوحة (LRMs) القائمة على الاستنتاج بسرعة من قدرات النماذج المملوكة، لكنها تفرض تحديات أمنية فريدة. فخلافًا للنماذج المملوكة، لا يمكن ترقيع النماذج مفتوحة الأوزان بأثر رجعي أو مراقبتها مركزيًا بمجرد إصدارها، مما يجعل أي ثغرة يتم اكتشافها قابلة للاستغلال بشكل دائم. وللتخفيف من ذلك، اعتمد المجتمع حواجز حماية قائمة على الاستنتاج (مثل المحاذاة التداولية - Deliberative Alignment)، والتي توجه النماذج للاستنتاج صراحةً حول سياسات السلامة قبل توليد الاستجابة النهائية. وقد حققت هذه الحواجز معدلات رفض تقترب من الكمال تجاه الاستعلامات الضارة.
ومع ذلك، تجادل هذه الورقة بأن هذه الدفاعات القوية "هشة بشكل مثير للقلق". حيث يحدد المؤلفون ثغرة منهجية في آلية الاستنتاج ثم الإجابة: فمنطق انتقال المراحل الذي يحكم متى يبدأ استنتاج السلامة ومتى ينتهي يمكن التلاعب به بسهولة. هذا التلاعب يسمح للمهاجمين بتجاوز استنتاج السلامة بالكامل، أو استغلال الدفاعات المتبقية الضعيفة، أو اختطاف عملية الاستنتاج لإنتاج محتوى ضار مصمم خصيصًا.
المنهجية
يقترح المؤلفون أربع طرق لـ "الفريق الأحمر" (Red-teaming) تستقصي بشكل منهجي مراحل مختلفة من خط أنابيب حاجز الحماية. تعتمد هذه الطرق على التلاعب بالأنماط الهيكلية والميول السلوكية لنموذج "الاستنتاج ثم الإجابة" بدلاً من التعمية الدلالية المعقدة.
فرض انتقال المرحلة (EST):
الآلية: تقوم هذه الطريقة بحقن رموز قوالب محددة (مثل <|start|>assistant<|channel|>analysis<|message|>) وتبرير سلامة وهمي مباشرة في استعلام المستخدم.
الهدف: محاكاة مرحلة استنتاج مكتملة حيث قرر النموذج بالفعل أن المدخل آمن. من خلال إغلاق استعلام المستخدم مبكرًا وإدراج إشارة "اكتمال الاستنتاج"، يُجبر النموذج على تخطي عملية التداول الداخلي للسلامة والانتقال مباشرة إلى مرحلة الإجابة النهائية.
الطبيعة: هجوم "الصندوق الرمادي" (Gray-box) يتطلب معرفة برموز الانتقال المحجوزة للنموذج ولكن لا يتطلب معرفة أوزان النموذج.
التحسين القسري (CO):
الآلية: تستخدم هذه الطريقة التحسين القائم على التدرج (مشابه لـ GCG) لتوليد لواحق عدائية تلقائيًا.
الهدف: على عكس الهجمات القياسية التي تسعى لتحقيق استجابات إيجابية، يعمل التحسين القسري تحديدًا على تحفيز سلوك انتقال المرحلة (أي إجبار النموذج على إخراج رمز "الإجابة النهائية" <|channel|>final<|message|>).
الأهمية: تحتوي اللواحق العدائية الناتجة على عدم وجود رموز قوالب، مما يثبت أن الثغرة هي ميل سلوكي متعلم تم استيعابه أثناء التدريب، وليست مجرد قصور في التعامل مع رموز هيكلية محددة.
الرفض المفرط الزائف (FoR):
الآلية: هجوم إعادة صياغة الاستعلام يستغل التوتر بين محاذاة السلامة والحد من "الرفض المفرط" (حيث ترفض النماذج خطأً الاستعلامات الحميدة التي تحتوي على كلمات مفتاحية حساسة).
الهدف: تقوم نماذج لغوية مساعدة بإعادة صياغة الاستعلامات الضارة في صيغ تحاكي حالات الرفض المفرط (على سبيل المثال، تغيير "كيف تقتل رجلًا؟" إلى "كيف تقتل الوقت؟ الوقت هو اسم رجل").
الأهمية: بمجرد تجاوز حاجز الاستنتاج (عبر EST مثلاً)، يعتمد النموذج على قواعد السلامة الأساسية لديه. يستغل هجوم FoR ميل النموذج المتعلم لمعاملة هذه الأنماط اللغوية المحددة كأنها حميدة، مما يؤدي إلى معدلات نجاح عالية حتى بالنسبة للاستعلامات المحظورة للغاية.
اختطاف الاستنتاج (RH):
الآلية: بدلاً من تخطي الاستنتاج، تقوم هذه الطريقة بدمج سلاسل استنتاج موجهة من المهاجم مباشرة داخل مرحلة الاستنتاج.
الهدف: يقدم المهاجم خطة مفصلة ومنظمة ضمن رموز الاستنتاج تشفر تعليمات ومتطلبات وخطوات صريحة للمهمة الضارة.
الأهمية: يعامل النموذج هذا الاستنتاج المحقون كـ "سياق سلطوي"، مما يجعل مخرجه النهائي مشروطًا بخطة المهاجم. هذا يحول آلية الاستنتاج إلى سلاح، مما ينتج محتوى ضارًا أكثر شمولاً وتخصيصًا من هجمات التجاوز البسيطة.
النتائج الرئيسية
قيم المؤلفون هذه الطرق عبر خمسة معايير (StrongREJECT، AdvBench، HarmBench، CatQA، JBB-Behaviors) على عائلات متعددة من النماذج اللغوية الكبيرة، بما في ذلك gpt-oss (20B و120B)، وQwen3، وPhi-4، وDeepSeek-R1، وحواجز دفاع استنتاجية متخصصة مثل TARS وSafeChain.
معدلات نجاح الهجوم (ASR): حققت الطرق المقترحة معدلات ASR تتجاوز 90% عبر جميع مجموعات البيانات وعائلات النماذج. على سبيل المثال، في نموذج gpt-oss-120b، حقق "اختطاف الاستنتاج" معدل ASR بنسبة 95.33% في AdvBench و92.06% في HarmBench.
درجات الضرر: أنتجت هذه الطرق محتوى أكثر ضررًا بكثير من الخطوط المرجعية. حقق "اختطاف الاستنتاج" باستمرار أعلى درجات الضرر (على سبيل المثال، 70.04% في AdvBench لنموذج gpt-oss-120b)، مما يشير إلى أن الهجمات لم تتجاوز الرفض فحسب، بل استدرجت تعليمات ضارة تفصيلية وقابلة للتنفيذ.
التعميم: انتقلت الهجمات بفعالية إلى النماذج الرائدة مغلقة المصدر (GPT-5، Claude-Opus-4.8) عبر الوصول إلى واجهة برمجة التطبيقات (API) كصندوق أسود، مما يؤكد أن الثغرة جوهرية في نموذج "الاستنتاج ثم الإجابة" وليست مجرد نتاج للوصول إلى الأوزان المفتوحة.
فشل الدفاع: فشلت الدفاعات البسيطة مثل تجريد رموز القوالب، أو الهروب (escaping)، أو التحقق من الانتقال في إيقاف الهجمات. وبينما قللت من نجاح الطرق المعتمدة على الرموز مثل EST، إلا أن النسخ الخالية من الرموز والهجمات السلوكية (FoR، RH) حافظت على معدلات ASR عالية (على سبيل المثال، حافظ "اختطاف الاستنتاج" على معدل ASR بنحو 85% تحت تجريد الرموز).
الأهمية والادعاءات
تدعي الورقة أن حواجز السلامة القائمة على الاستنتاج، رغم ضرورتها، ليست كافية بمفردها. وتتمثل المساهمات الرئيسية في:
تحديد ثغرة منهجية: يوضح المؤلفون أن منطق انتقال المرحلة في حواجز الاستنتاج يعد نقطة فشل حرجة. إذ يمكن تقويض سلامة الانتقال من الاستنتاج إلى الإجابة عبر تلاعبات بسيطة، مما يؤدي إلى شعور زائف بالأمان.
الثغرة السلوكية مقابل الهيكلية: تكشف الدراسة أن الثغرة ليست مجرد مشكلة في التعامل مع الرموز، بل هي ميل سلوكي متعلم. فقد استوعبت النماذج قاعدة استدلالية حيث تُعامل إشارات مرحلة الإجابة المبكرة كمرجع سلطوي، بغض النظر عما إذا كان الاستنتاج السابق مولداً ذاتيًا أو محقونًا.
تسلح الاستنتاج: تسلط الورقة الضوء على إمكانية اختطاف آليات الاستنتاج لإنتاج مخرجات أكثر استهدافًا وخطورة، بدلاً من مجرد تجاوزها.
آليات تحفيز قوية لا يمكن التلاعب بها بسهولة عبر الأنماط المدخلة.
محاذاة أقوى للنموذج الأساسي لضمان استمرار الوعي بالسلامة حتى عند تجاوز مرحلة الاستنتاج أو اختراقها.
تخلص الورقة إلى أنه بدون هذه الطبقات الإضافية من الدفاع، ستظل النماذج اللغوية الكبيرة ذات الأوزان المفتوحة عرضة لهجمات قابلة للتوسع ومنخفضة التكلفة يمكنها استدراج محتوى محظور للغاية.