Reasoning has become a central capability in large language models. Recent research has shown that reasoning performance can be improved by looping an LLM's layers in the latent dimension, resulting in looped reasoning language models. Despite promising results, few works have investigated how their internal dynamics differ from those of standard feedforward models. In this paper, we conduct a mechanistic analysis of the latent states in looped language models, focusing in particular on how the stages of inference observed in feedforward models compare to those observed in looped ones. To this end, we analyze cyclic recurrence and show that for many of the studied models each layer in the cycle converges to a distinct fixed point; consequently, the recurrent block follows a consistent cyclic trajectory in the latent space. We provide evidence that as these fixed points are reached, attention-head behavior stabilizes, leading to constant behavior across recurrences. Empirically, we discover that recurrent blocks learn stages of inference that closely mirror those of feedforward models, repeating these stages in depth with each iteration. We study how recurrent block size, input injection, and normalization influence the emergence and stability of these cyclic fixed points. We believe these findings help translate mechanistic insights into practical guidance for architectural design.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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