大模型算法:它只是在猜下一个词,为什么听起来像懂你

凌晨一点,我盯着屏幕上那行慢慢往外吐的字。

我问的是:“我妈做的红烧肉,为什么凉了之后更咸。”

光标闪了两下,答案一个字一个字地蹦出来。它先说盐分没变,是味蕾对温度的敏感度不同;接着扯到脂肪凝固、汤汁回渗。逻辑清楚。清楚得有点吓人。

可它到底是怎么做到的?这问题我从去年想到现在,越琢磨越觉得不对劲。

它真的只是在猜下一个词

先把最反直觉的事实摆出来:大模型算法的核心工作,是预测下一个词元出现的概率。就这一件事。没别的。

你把“今天南京的天气真”丢进去,它算出下一个位置上各个候选词各自有多大概率。“好”可能是零点六,“热”零点一五,“怪”零点零二……然后照着这个分布抽一个。抽完,把新词接上,再算下一个。循环往复。

听起来很蠢对吧。我一开始也这么觉得。

大模型token预测概率分布示意图
大模型token预测概率分布示意图

关键在于——为了把“下一个词”猜准,它被迫学会了一堆别的东西。要知道“红烧肉凉了更咸”后面该接什么,你得先懂盐、懂温度、懂舌头上的受体,起码得懂这些词在人类文本里怎么一块儿出现。这是个副产品极多的任务。

有点像让你每天猜一万次“下一句是什么”,猜错就扣分。猜上几个月,人情世故你大概也摸清了。

注意力机制,算法里最像人的那一块

2017 年那篇《Attention Is All You Need》出来之前,处理序列主要靠循环网络,一个词一个词往后传。慢,而且记性差。长句子的开头,读到结尾基本就丢了。

Transformer 换了个思路。它不再“顺着读”,而是让每个词同时去看句子里所有其他词,自己决定该看谁多一点。

打个不太严谨的比方。一屋子人开会,每人手里一份发言稿。谁的话对“我”重要,我就多听两耳朵,这就是注意力权重。句子里那个“它”指代谁?权重会告诉模型,往前面某个名词上多瞟几眼。

Transformer自注意力权重热力图可视化
Transformer自注意力权重热力图可视化

多头注意力更微妙——同一层里好几组“耳朵”并行工作。一组盯语法结构,一组盯指代关系,还有一组,可能盯着某种说不清的语用习惯。谁也不知道每一头究竟学到了什么。

这是大模型算法里最让人坐立不安、也最迷人的地方。说实话,我们能拿到权重矩阵,能画出热力图,但图好看不等于解释清楚了。中间那几十层到底在算什么,到今天也没个让人服气的答案。

几个被讲歪了的说法

几个被讲歪了的说法
几个被讲歪了的说法

“参数越多越聪明。”这话对一半。2020 年讲缩放律的那篇论文(Kaplan 等人)确实发现,参数量、数据量、算力跟损失之间有一条相当平滑的幂律曲线。可 2022 年 DeepMind 的 Chinchilla 工作又泼了盆冷水:不少模型其实是长得太大、喂得太少,反过来在数据上多下功夫,小个子也能打。参数从不是唯一变量。

“温度调高就更创意。”温度调的是采样时概率分布的陡峭程度。调低了,模型几乎只挑最稳妥的词,输出四平八稳;调高了,长尾词有机会被抽中,句子开始飘。但飘不等于有创意。多数时候它只是更容易胡说。这个旋钮,本质上管的是随机性,不是想象力。

“幻觉是 bug。”不太好这么说。模型的目标函数是“让下一个词更像训练数据里的下一个词”,它从来没被要求“不知道就说不知道”。一个永远倾向于给出流畅答案的系统,碰上知识盲区时,编造反而是阻力最小的那条路。所以后来的对齐工作里,教模型说一句“我不确定”,比教它多说几句难得多。

从 n-gram 走到今天,其实没几步

从 n-gram 走到今天,其实没几步
从 n-gram 走到今天,其实没几步

往回看,路不算长。

早年的统计语言模型靠数词频,看前两个词猜第三个,就这么点本事。后来有了词向量,词变成空间里的点,语义开始有了距离这个概念。2017 年 Transformer 出现,次年 BERT 和 GPT 分道扬镳——一个专攻理解,一个专心生成。2019 年 GPT-2 让人嘀咕“这玩意儿有点意思了”,2020 年 GPT-3 把“上下文学习”直接摆上台面:不用微调,给几个例子,它就照做。

再往后就是大家更熟的那段。指令微调、人类反馈强化学习、工具调用、多模态。算法骨架没怎么变,变的是怎么把它调教得肯听话。

有人问过我几个问题

有人问过我几个问题
有人问过我几个问题

“它是不是在数据库里搜答案?”

不是。起码不全是。知识被压进那几千亿个参数里,是一种模糊的、分布式的记忆。这也是为什么它能把两个真实存在的人名,缝合到一段根本不存在的事迹上。检索增强能让它去翻外部资料,但那是外挂,不是它本身。

“那我想学大模型算法,从哪下手?”

我的建议可能有点反常识——先别碰 Transformer 的代码。自己动手写一个字符级的 n-gram 模型,跑通一遍,看着它生成的句子胡言乱语。你会立刻明白语言模型的本质是什么,也明白后来那些复杂结构,到底在补哪个洞。

“它会一直这样下去吗?”

不知道。真的不知道。自回归这条路已经走了很久,也有人在试别的方向。但眼下,这套“猜下一个词”的算法,依然是绝大多数你叫得出名字的模型的地基。

凌晨那会儿,我最后问了它一句:你觉得你会一直只是猜下一个词吗。

它回:这个问题本身,可能也是被猜出来的。

作者|科技

排版|科技

审核|阿辰

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文章名称:大模型算法:它只是在猜下一个词,为什么听起来像懂你
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