大模型技术基础

大模型技术基础

大语言模型概念

定义: 通常指具有超大规模参数的预训练模型

架构:主要为transformer解码器架构

训练:

  • 预训练(base model) 建立模型的基础能力
    • 数据: 海量文本数据
    • 优化:预测下一个词
  • 后训练 (instruct model) 增强模型的任务能力
    • 数据: 大量指令数据
    • 优化: SFT、RL等方法
  • 下游应用
    • 测速(推理)

训练阶段对比

此部分算力估计为一个大致估计,需要根据模型大小、数据数量、训练框架等多方面因素确定

大语言模型构建概览

大语言模型预训练(Pre-training)

  • 使用与下游任务无关的大规模数据进行模型参数的初始训练
    • 基于Transformer解码器架构,进行下一个词预测
    • 数据数量、数据质量都比较关键

大语言模型后训练(Post-training)

  • 指令微调(Instruction Tuning)v 【有人也叫SFT】
    • 使用输入与输出配对的指令数据对于模型进行微调
    • 提升模型通过问答形式进行任务求解的能力
  • 人类对齐(Human Alignment)
    • 将大语言模型与人类的期望、需求以及价值对齐。
    • 基于人类反馈的强化学习对齐(RLHF)。

扩展定律

什么是扩展定律

  • 通过扩展参数规模、数据规模和扩大算力,大语言模型的能力会出现显著提升
  • 扩展定律再本次大模型浪潮中起到了重要作用

KM扩展定律

  • OpenAI团队建立了神经语言模型性能与参数模型(N)、数据规模(D)和计算算力(C)之间的幂律关系

Chinchilla扩展定律

DeepMind团队于2022年提出另一种形式的扩展定律,旨在指导大语言模型充分利用给定的酸锂资源优化

深入讨论

模型的语言建模损失可以进行下述分解

$L(x)=\underbrace{L_{\infty}}{\text {不可约损失 }}+\underbrace{\left(\frac{x{0}}{x}\right)^{\alpha_{x}}}_{\text {可约损失 }}$

可约损失: 真实分布和模型分布之间KL散度,可通过优化减少

不可约损失:真实数据分布的熵,无法通过优化减少

扩展定律可能存在边际效益递减

  • 随着模型参数、数据数量的扩展,模型性能的增益将逐渐减小
  • 目前开发数据已经接近枯竭,难以支持扩展定律的持续支持

可预测的扩展(Predictable Scaling)

  • 使用小模型性能去预估大模型性能,或帮助超参数选择
  • 训练过程中使用模型早期性能来预估后续性能

涌现能力

什么是涌现能力?

  • 原始论文定义: 在小模型中不存在、但在大模型中出现的能力
  • 模型扩展到一定规模时,特定任务性能突然出现显著跃升趋势,远超随机水平

涌现能力可以部分归因于评测设置

本教程定义其为“代表性能力”,并不区分是否在小模型中存在

代表性能力

指令遵循(Instruction Following)

  • 大语言模型能够按照自然语言指令来执行对应的任务

上下文学习(In-context Learning)

  • 在提示中为语言模型提供自然语言指令和任务示例,无需显式梯度更新就成为测试样本生成预期输出。

逐步推理(Step-by-step Resoning)

在提示中引入任务相关的中间推理步骤来加强复杂任务的求解,从而获得更可靠的答案

涌现能力与扩展定律的关系

涌现能力和阔扎定律是两种描述规模效应的度量方法

总结

大模型核心技术

  • 规模扩展:扩展定律奠定了早期大模型的技术路线,产生了巨大的性能提升。
  • 数据工程:数据数量、数据质量以及配置方法极其关键
  • 高效预训练:需要建立可预测、可扩展的大规模训练架构
  • 能力激发:预训练后可以通过微调、对其、提示工程等技术进行能力激活
  • 人类对其:需要设计对齐技术减少模型使用风险,并进一步提升模型性能
  • 工具使用:使用外部加强模型的弱点,拓展其neng'li