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exp-model-parameter-similarity/docs/CROSS_LAYER_QKV_FINDINGS.md

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# 跨层 QKV:主检验阴性,发现条件性的自 token 检索重合
全部在 CPU 上运行,冻结 Qwen3.5-2B 权重,无训练、连续 R 拟合或缩放拟合。
层索引从0开始。成本不作为判据;归一化相似不作为本轮 QKV 正例。
## 结论分级
**主协议没有候选通过全部门槛。** 覆盖六个 full-attention 层的全部15个跨层配对,
同时测试两个来源层的真实输入,不能将该结论扩大为模型不存在任何功能重复。
**探索性补充有一条具体行为观察,但严格新测试仍未全部通过:**
把层23的同一隐藏输入 H23 分别交给层3头7、层23头6的 QK 检索函数,
它们主要都读取当前 token;在4条新文本上,query位置7~31的 argmax 完全相同。
这不是同层 Q/K/V 互换,不是两个完整 attention 头等价,也没有证明 V 相似。
| 新文本证据(逐文本平均或最坏值) | 结果 |
|---|---:|
| 层23头6分配给当前token的平均概率,四文本最小值 | 95.71% |
| 层3头7在同一H23上分配给当前token的平均概率,最小值 | 92.07% |
| 两者最高概率key一致率 | 100% |
| 两套top5交集覆盖各自概率质量的最小值 | 97.97% |
| 分布总变差的最大文本平均值 | 6.96% |
| 保留层23 V/gate/O后的最坏双向头读出相对误差 | 3.82% |
| 最坏文本平均JS | 0.018921 |
新英文文本 fresh-en-2 超过补充协议的三条严格线:平均 JS 0.018921>0.01、
行 JS P95 0.072943>0.05、行总变差 P95 0.238731>0.20。
因此补充试验的 `fresh_function_pass=false`,**没有重标为完全通过,也未运行替换后的全LM NLL**。
已计算新文本原模型基线,不能把该基线文件当作替换实验结果。
可支持的观察是特定输入条件下的主要检索行为和实际读出接近;严格可互换尚未确认。
## 主协议实际覆盖
| 对象 | 初筛/直接比较数量 | 后续输出核验 |
|---|---:|---|
| 完整 attention 分支 | 15 | 全部测量 |
| QKV+gate/O 的完整头函数 | 960 | 全部测量,输出在共同residual坐标中 |
| 全8头P图映射(原序/冻结匹配) | 30 | 全部保留接收层V/gate/O做替换读出 |
| 单头联合QK检索 | 960 | 无候选通过初筛,主协议未进入单头读出 |
| 跨层KV组的直接V函数 | 60 | 无候选通过原始V初筛,未进入V组替换 |
主协议最接近的若干项,指标来自不同候选,不能拼接成同一个正例:
- QK两来源检索:层7头0↔层11头6,最坏文本平均JS约0.08609,最低top5约70.4%。
- 完整头输出:同一对头的最坏方向相对误差约134.4%。检索接近不意味着V/O组成的输出接近。
- 直接V函数:层7 KV头0↔层11 KV头1,最坏方向误差约150.3%。
- 完整分支:层7↔层11的最坏方向误差约185.3%。
- 保留目标V/O的完整P图映射:最小最坏输出误差约70.3%(层15↔19、冻结头匹配)。
V token-Gram CKA另与输入Gram和两个独立高斯投影比较。共同输入几何可以造成高Gram相似,
不能据此宣布V可替换;完整头输出检验已经包含各自的O/gate,避免仅因内部坐标差异就漏掉输出等价。
## 为什么增加单独的条件性审计
主协议要求两个来源层的输入分布均通过,并把无权重top5重合率作为硬门槛。
复核全部已保存的单来源指标后,固定了唯一一对:层3头7与层23头6,条件为H23。
它在校准集的JS很小,却因概率很低的尾部排名不同而top5重合低。
无权重top-k在近似并列处不连续:可以构造总变差趋近0而top5集合仍不同的例子,
本轮已加入独立回归测试。补充协议在观察该候选保留接收端V/O的读出、旧验证或新测试之前固定。
它改为单一H23输入条件,将top5作为诊断,并固定概率质量/实际读出/活跃度约束;
不换候选、不重新拟合参数。
它使用4条原验证文本,再使用本轮事先冻结的4条新文本,保留全部未通过项。
这是探索性补充,不改写主协议,不是事后声称原协议成功。
原主检验的图与条件性图使用不同输入集合:主检验取两个来源分布的最坏情况;
条件性图只研究H23。条件性相似不能推广到H3,也不能把早层在H3上已算好的P直接当作P_3(H23)。
实际H3缓存与H23接收端的差异另有概率/读出诊断,未做失败后追加的全模型替换。
## 图表阅读
- `cross_layer_qk_divergence`:15对层的JS,左为各配对最佳单头,中为原头序,右为冻结双射;
颜色越浅分布越近,斜线对角不作经验数据。全部仅为校准结果。
- `cross_layer_output_errors`:各类输出误差。QK单头和V组未通过初筛时,不画成零误差,而标未输出核验。
- `value_geometry_and_direct_error`:V Gram几何与直接V误差,灰区为随机投影对照,仅诊断。
- `conditional_probability_mass_and_readout`:同一条件候选在校准、旧验证和新测试上的top5、质量重合与实际读出差异。
- `conditional_cross_layer_probability_maps`:一条新文本的具体P图;层3在H23上的结果与层3在实际H3上的结果分开。
## 复现、预算与保留
20项完整远程测试通过。主计算约74.8秒,补充条件试验约105.3秒;峰值进程RSS分别约168/174 MiB。
另有出图、审计和测试,仍在两小时预算内。早期对照生成器的变量遮蔽错误及10.3秒失败记录保留,
修复后在新目录按相同配对和门槛重跑;没有删除原缓存。
模型revision 15852e8c16360a2fea060d615a32b45270f8a8fc,与此前官方参考校验的流式CPU实现一致。
全部权重和大型profile缓存继续保留;Git只上传代码、全部图表源表、选定的新文本概率矩阵、
日志、协议和缓存位置/SHA。没有新模型下载或自动清理。
后续若继续,应重新预注册“单向输入条件”和概率质量/读出判据,使用新文本及更长上下文;
当前结果不能证明跨上下文稳定,也不应把归一化正例或代数重参数化当作QKV主体验证。