从零开始学大模型：程序员的实战入门指南（建议收藏）

前序

很多人私信我，让我写一写大模型的入门教程，憋了半天，整理出这篇文章，期望能给没有这方面经验但有python基础的工程师一些灵感和兴趣。以下，我以实战工作流为主线（兼顾必要原理），让你尽快具备能上手的能力，并逐步理解背后的数学逻辑。

一、角色定位与技能蓝图

大模型算法工程师的目标是：用机器学习/深度学习（特别是大规模 Transformer 模型）解决实际问题。需要具备的能力方面：数学 & 理论基础

线性代数（矩阵运算、SVD、特征向量）

概率统计（概率分布、最大似然估计、贝叶斯思想）

信息理论（熵、KL 散度、交叉熵损失）深度学习原理

神经网络优化（梯度下降、Adam、学习率调度）

常见架构（CNN → RNN → Transformer）

预训练与微调机制编程与框架

Python 基础

PyTorch / TensorFlow（建议 PyTorch，更直观）

HuggingFace Transformers（领域标准工具）工程与系统

高效训练（多卡并行、混合精度）

模型部署（ONNX、TensorRT、FastAPI、LangChain）前沿方向

大语言模型（LLM）、指令微调（SFT）、RLHF、LoRA/PEFT

二、基础起步：从 Transformer 到大模型

核心思想：大模型（GPT、LLaMA、ChatGLM 等）的本质是基于 self-attention 的序列建模。

Transformer = Encoder + DecoderSelf-Attention

输入序列经过嵌入后，计算 Query、Key、Value：Attention(Q,K,V)=softmax(QKTdk)VAttention(Q,K,V)=softmax(dkQKT)V

各个 token 能“自由”查看其他 token 的信息。残差连接 & LayerNorm

保持训练稳定，支持更深层堆叠。位置编码

让模型知道序列顺序。

从小模型练手

比直接抱着 100 亿参数更靠谱的做法是：

先在 简单语言建模任务（如迷你英文语料）上训练一个小 Transformer（1-2 层，embed_dim=128）。

熟悉训练流程 → 再进阶 HuggingFace 的预训练大模型。

三、代码实战：训练一个迷你语言模型

下面提供一个可以直接运行的 PyTorch 示例代码（CPU/GPU 都支持，数据极简）。

import torchimport torch.nn as nnimport torch.nn.functional as Fimport math# -----------------------# 1. 数据准备# -----------------------text = "hello world! this is a tiny transformer demo."chars = sorted(list(set(text)))stoi = {ch:i for i,ch in enumerate(chars)}itos = {i:ch for i,ch in enumerate(chars)}def encode(s): return [stoi[c] for c in s]def decode(l): return ''.join([itos[i] for i in l])data = torch.tensor(encode(text), dtype=torch.long)# 批量采样def get_batch(batch_size=4, block_size=8):    ix = torch.randint(len(data)-block_size, (batch_size,))    x = torch.stack([data[i:i+block_size] for i in ix])    y = torch.stack([data[i+1:i+block_size+1] for i in ix])    return x, y# -----------------------# 2. 简单 Transformer Block# -----------------------class SelfAttention(nn.Module):    def __init__(self, n_embd, n_head):        super().__init__()        self.n_head = n_head        self.key = nn.Linear(n_embd, n_embd)        self.query = nn.Linear(n_embd, n_embd)        self.value = nn.Linear(n_embd, n_embd)        self.proj = nn.Linear(n_embd, n_embd)    def forward(self, x):        B, T, C = x.shape        k = self.key(x).view(B, T, self.n_head, C // self.n_head).transpose(1,2)        q = self.query(x).view(B, T, self.n_head, C // self.n_head).transpose(1,2)        v = self.value(x).view(B, T, self.n_head, C // self.n_head).transpose(1,2)        att = (q @ k.transpose(-2,-1)) / math.sqrt(C // self.n_head)        att = att.masked_fill(torch.triu(torch.ones(T,T),diagonal=1)==1, float('-inf'))        att = F.softmax(att, dim=-1)        out = att @ v        out = out.transpose(1,2).contiguous().view(B,T,C)        return self.proj(out)class TransformerBlock(nn.Module):    def __init__(self, n_embd, n_head):        super().__init__()        self.ln1 = nn.LayerNorm(n_embd)        self.sa = SelfAttention(n_embd, n_head)        self.ln2 = nn.LayerNorm(n_embd)        self.ff = nn.Sequential(            nn.Linear(n_embd, 4*n_embd),            nn.ReLU(),            nn.Linear(4*n_embd, n_embd)        )    def forward(self,x):        x = x + self.sa(self.ln1(x))        x = x + self.ff(self.ln2(x))        return xclass TinyTransformer(nn.Module):    def __init__(self, vocab_size, n_embd=64, n_head=4, n_layer=2, block_size=8):        super().__init__()        self.token_emb = nn.Embedding(vocab_size, n_embd)        self.pos_emb = nn.Embedding(block_size, n_embd)        self.blocks = nn.Sequential(*[TransformerBlock(n_embd, n_head) for _ in range(n_layer)])        self.ln = nn.LayerNorm(n_embd)        self.head = nn.Linear(n_embd, vocab_size)    def forward(self, idx, targets=None):        B, T = idx.shape        tok_emb = self.token_emb(idx)        pos_emb = self.pos_emb(torch.arange(T))        x = tok_emb + pos_emb        x = self.blocks(x)        x = self.ln(x)        logits = self.head(x)        loss = None        if targets is not None:            loss = F.cross_entropy(logits.view(-1, logits.size(-1)), targets.view(-1))        return logits, loss    def generate(self, idx, max_new_tokens=20):        for _ in range(max_new_tokens):            logits, _ = self(idx[:,-8:])  # 只看最近 block_size 个            logits = logits[:, -1, :]            probs = F.softmax(logits, dim=-1)            idx_next = torch.multinomial(probs, 1)            idx = torch.cat((idx, idx_next), dim=1)        return idx# -----------------------# 3. 训练# -----------------------torch.manual_seed(42)model = TinyTransformer(len(chars))optimizer = torch.optim.AdamW(model.parameters(), lr=1e-3)for step in range(500):    xb, yb = get_batch()    logits, loss = model(xb, yb)    optimizer.zero_grad()    loss.backward()    optimizer.step()    if step % 100 == 0:        print(f"Step {step}, loss={loss.item():.4f}")# -----------------------# 4. 生成测试# -----------------------context = torch.zeros((1,1), dtype=torch.long)print("Generated:", decode(model.generate(context, max_new_tokens=50)[0].tolist()))

运行后，你会看到模型在 tiny toy 数据上学会了模仿输入文本的部分字符模式。虽然很弱小，但它走出了打造大模型的第一步。

四、进阶：升级到 HuggingFace

1. 加载文本数据（使用 HuggingFace 自带 datasets 或者自定义文本）。
2. 使用 AutoTokenizer 进行分词，构建训练数据。
3. 用 AutoModelForCausalLM 加载 GPT-2。
4. 使用 HuggingFace Trainer API 进行训练（或微调）。
5. 在训练后测试模型生成文本。

#pip install transformers datasets accelerate

import osfrom datasets import load_datasetfrom transformers import (    AutoTokenizer,    AutoModelForCausalLM,    DataCollatorForLanguageModeling,    Trainer,    TrainingArguments)# -------------------------# 1. 数据准备# -------------------------# 使用 HuggingFace 自带数据集（wikitext 小语料），也可以改成本地 txt 文件dataset = load_dataset("wikitext", "wikitext-2-raw-v1")# 也可以用自己的数据，比如：# from datasets import Dataset# dataset = Dataset.from_dict({"text":["你的第一条数据", "第二条", "......"]})# -------------------------# 2. 加载 GPT-2 分词器（支持自动扩展词表）# -------------------------model_name = "gpt2"tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_name)# GPT-2 本身没有 pad_token，这里用 eos_token 代替tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token# -------------------------# 3. 数据预处理：tokenize# -------------------------def tokenize_function(examples):    return tokenizer(examples["text"], truncation=True, padding="max_length", max_length=128)tokenized_dataset = dataset.map(tokenize_function, batched=True, remove_columns=["text"])# 划分 train/testtrain_dataset = tokenized_dataset["train"]eval_dataset = tokenized_dataset["validation"]# -------------------------# 4. 加载 GPT-2 模型# -------------------------model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(model_name)model.resize_token_embeddings(len(tokenizer))  # 适配可能扩展的词表# -------------------------# 5. DataCollator（动态掩码）# -------------------------data_collator = DataCollatorForLanguageModeling(    tokenizer=tokenizer,    mlm=False   # 因果语言模型（非 MLM）)# -------------------------# 6. 训练参数# -------------------------training_args = TrainingArguments(    output_dir="./gpt2-finetuned",    eval_strategy="epoch",   # 每个 epoch 评估一次    save_strategy="epoch",   # 每个 epoch 保存一次    logging_strategy="steps",    logging_steps=50,    per_device_train_batch_size=2,    per_device_eval_batch_size=2,    num_train_epochs=1,      # 可以设大一点    warmup_steps=100,    weight_decay=0.01,    logging_dir="./logs",    save_total_limit=2,    fp16=True if torch.cuda.is_available() else False,)# -------------------------# 7. Trainer 定义# -------------------------trainer = Trainer(    model=model,    args=training_args,    train_dataset=train_dataset,    eval_dataset=eval_dataset,    tokenizer=tokenizer,    data_collator=data_collator,)# -------------------------# 8. 开始训练（微调）# -------------------------trainer.train()# -------------------------# 9. 测试文本生成# -------------------------from transformers import pipelinegenerator = pipeline("text-generation", model=model, tokenizer=tokenizer)prompt = "Deep learning is"outputs = generator(prompt, max_length=50, num_return_sequences=1)print("Generated text:", outputs[0]["generated_text"])

说明：

数据集：示例用 wikitext-2-raw-v1（小巧适合演示）。

换成你自己的数据：准备一个 train.txt，然后用 load_dataset(“text”, data_files=“train.txt”)。

GPT-2 没有 PAD，所以通常使用 EOS (tokenizer.eos_token) 作为替代。

微调模式：上面是 全参数微调，需要 GPU（显存 ≥ 8GB 才能比较流畅）。若显存有限，可以采用 LoRA/PEFT，局部适配（轻便且省显存）。

Trainer API 的好处：内置训练循环、保存、评估、日志记录。适合快速上手，不用自己写 for batch in dataloader。

五、工程师常见学习路径

第一阶段（0.5个月）：学会 Python + PyTorch 基本语法，理解 Transformer block 原理，完成 toy demo（如上面的小 Transformer）；

第二阶段（1 个月）：掌握 HuggingFace 加载/推理，能在自己的语料上做 Fine-tuning 或 LoRA；

第三阶段（2 个月）：学习分布式训练、混合精度、Prompt Engineering，跑通一个 7B 模型的推理与简单微调（需要 GPU 资源）；

第四阶段（2个月）：深入研究 LLM 微调（SFT + RLHF），优化部署与量化（INT8/INT4），探索 agent、知识增强（RAG）等应用。

六、一点轻松的鼓励

成为大模型算法工程师，就像养成一只小龙。刚开始，它只是吐小火苗（tiny transformer）。随着你不断投喂（学习数学、代码、工程经验），它终会张牙舞爪，陪你飞跃千行代码的云端～

成长路线小彩蛋：小 GPT-2 微调 → 熟悉训练流程LoRA / PEFT → 掌握高效大模型训练RLHF（奖励建模 + PPO）→ 进入前沿 LLM 技术领域

普通人如何抓住AI大模型的风口？

领取方式在文末

为什么要学习大模型？

目前AI大模型的技术岗位与能力培养随着人工智能技术的迅速发展和应用 ， 大模型作为其中的重要组成部分 ， 正逐渐成为推动人工智能发展的重要引擎 。大模型以其强大的数据处理和模式识别能力， 广泛应用于自然语言处理 、计算机视觉 、 智能推荐等领域 ，为各行各业带来了革命性的改变和机遇 。

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