别再死记硬背了!搞懂大模型,这5个核心概念才是灵魂!从Transformer到LoRA,一篇打通!

大模型五大核心技术解析

如今,大模型早已不是科研圈的专属名词,而是渗透到办公、创作、开发等各个领域的实用工具。但想要真正用好大模型,甚至入门大模型开发,绕不开几个核心基础概念。

今天就用最通俗易懂的语言,把大模型的“底层骨架”——Transformer架构、自注意力机制,以及大模型“成长必经之路”——预训练、微调,还有工业界主流的高效微调技术LoRA,一次性讲明白。不管你是刚入门的小白,还是想深化认知的开发者,都能有所收获~

一、Transformer 架构:大模型的“核心骨架”

如果把大模型比作一个智能机器人,那Transformer架构就是这个机器人的“骨架”,是所有现代大模型的核心基础。

在Transformer出现之前,主流的模型是RNN、LSTM,但它们有个致命缺点——难以处理长文本,没法很好地捕捉句子中远距离词语的依赖关系(比如“我昨天买的那个放在冰箱里的蛋糕,今天发现它融化了”,RNN很难快速关联“蛋糕”和“它”)。

而Transformer的核心优势,就是通过Self-Attention(自注意力机制),直接学习序列中任意两个位置的依赖关系,轻松解决长距离依赖问题。

从结构上看,Transformer包含Encoder(编码器)和Decoder(解码器)两部分,但现在主流的大模型大多“各取所需”:比如侧重理解任务的BERT用的是Encoder,侧重生成任务的GPT系列用的是Decoder。

在训练过程中,Transformer还会通过“多头注意力”捕捉更多维度的语义信息,再借助层归一化和残差结构保证训练稳定。

划重点:想要学好大模型,必须先掌握Transformer的输入输出形态、Attention的计算公式以及位置编码的原理,这是后续所有学习的基础。

二、Self-Attention:让模型拥有“全局视野”的关键

如果说Transformer是“骨架”,那Self-Attention(自注意力机制)就是骨架上的“神经中枢”,让模型具备了“全局视野”。

它的核心逻辑很简单:当模型处理一个词语(专业术语叫token)时,会动态关注序列中其他所有token的信息,然后根据这些信息来调整当前token的语义表示。

具体来说,自注意力机制会把输入的向量映射成三个关键向量:Query(查询)、Key(键)、Value(值),通过计算Query和Key的相似度得到“注意力权重”,再用这个权重去加权融合Value,最终得到每个token的增强语义向量。

相比传统模型,自注意力机制有三个明显优势:支持并行计算(训练效率更高)、能捕捉全局依赖(理解更准确)、能保留丰富的语义特征(表达更细腻)。

而“多头注意力”则是在自注意力的基础上进一步升级——通过多个“注意力头”从不同“视角”理解上下文,比如一个头关注语法结构,一个头关注语义关联,让模型的理解能力更全面。

在实际开发中,多头注意力的数量、维度、缩放因子等参数,都会直接影响模型的容量和训练效率,是构建大模型的关键环节。

三、预训练:大模型的“海量知识储备期”

大模型之所以能“上知天文下知地理”,核心在于它经历了一个“海量知识储备期”——预训练(Pre-training)。

预训练是构建大模型的第一步,简单来说,就是让模型在海量的通用文本数据(比如全网的书籍、文章、网页内容)上进行“自监督学习”。所谓自监督学习,就是模型自己从数据中找任务、学规律,不需要人工标注标签。

常见的预训练任务有两种:

  • 一种是“自回归语言建模”,比如让模型根据前面的文字预测下一个token(就像我们续写句子),GPT系列用的就是这种方式;
  • 另一种是“Masked LM”(掩码语言建模),比如随机把句子中的一些token盖住,让模型预测被盖住的内容,BERT用的就是这种。

需要注意的是,预训练需要消耗巨大的算力资源(比如成千上万的GPU同时工作),因此通常只有大公司或顶尖研究机构才有能力完成。

对开发者来说,理解预训练的核心要点很重要:比如损失函数的设计、训练数据的分布、tokenizer(分词器)的使用方式等。因为后续模型的微调效率和最终能力,很大程度上都取决于预训练的质量。

四、微调:让大模型“适配具体任务”的关键一步

预训练好的模型就像一个“全能学霸”,掌握了通用知识,但面对具体的“考试任务”(比如情感分析、多轮对话、代码生成),还需要进行“针对性复习”——这就是微调(Fine-tuning)。

微调的核心目的,是让基础大模型适应特定的任务需求。比如我们想让模型专门做“客户评论情感分类”,就可以用标注好的评论数据对预训练模型进行微调,让模型学会识别“好评”和“差评”的特征。

常见的微调方法有很多,比如“全参数微调”(对模型的所有参数都进行调整)、LoRA、P-Tuning、Prefix-Tuning等。其中全参数微调的效果可能更好,但需要的算力和显存更多;而LoRA等方法则更高效,是目前工业界的主流选择。

微调的关键步骤的有这些:

  1. 首先是数据清理(保证训练数据的质量)
  2. 然后是指令格式构建(让模型清楚任务要求)
  3. 接着是训练超参选择(比如学习率、批次大小)、损失函数设计
  4. 最后还要控制训练稳定性(避免模型过拟合)

如果是处理特殊领域的任务,比如超长文本分析、代码生成、多轮对话等,还需要设计对应的策略:比如超长文本需要特殊的数据切分方式,多轮对话需要设计特定的指令模板。

相比预训练,微调的成本更低,但对开发者的工程能力和数据处理能力要求更高,也是大模型实际应用中最常见的工作内容。

五、LoRA 与参数高效微调:工业界的“高效微调神器”

前面提到,全参数微调的成本很高,而LoRA(Low-Rank Adaptation,低秩适配)就是为了解决这个问题而生的“高效微调神器”,也是目前参数高效微调(PEFT)领域最常用的技术。

LoRA的核心思路很巧妙:它不会去修改预训练模型的原始权重矩阵,而是在原始权重矩阵旁边“新增两个低秩矩阵”(可以理解为给模型加了一个“小插件”)。训练过程中,只调整这两个低秩矩阵的参数,原始模型参数保持不变。训练完成后,再把低秩矩阵的参数和原始权重矩阵合并,就能得到适配特定任务的模型。

这种方式的优点非常明显:

  • 一是显著降低显存占用和训练成本(不需要调整所有参数)
  • 二是训练速度更快
  • 三是可以通过切换不同的LoRA权重,快速让模型适配不同的任务(比如一个基础模型,换个LoRA权重就能做情感分析,再换一个就能做文本摘要)

LoRA的适用范围也很广,不仅能用于NLP任务(比如文本生成、翻译),还能用于语音、视觉、多模态等领域。

对开发者来说,想要用好LoRA,需要理解这几个核心要点:LoRA的数学原理、秩(rank)的选择(秩越小,模型越轻量,但可能影响效果)、学习率与α参数的设置。这些都是保证微调稳定且有效的重要基础。

最后总结

以上这5个核心概念,构成了大模型的基础认知框架:Transformer架构是底层支撑,自注意力机制是核心动力,预训练是知识储备阶段,微调是任务适配阶段,而LoRA则是高效微调的主流方案。

想要入门大模型,不用一开始就纠结复杂的数学公式,先把这些核心概念的逻辑搞清楚,再逐步深入细节,就能事半功倍。

如何学习大模型 AI ?

由于新岗位的生产效率,要优于被取代岗位的生产效率,所以实际上整个社会的生产效率是提升的。

但是具体到个人,只能说是:

“最先掌握AI的人,将会比较晚掌握AI的人有竞争优势”。

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该阶段让大家对大模型 AI有一个最前沿的认识,对大模型 AI 的理解超过 95% 的人,可以在相关讨论时发表高级、不跟风、又接地气的见解,别人只会和 AI 聊天,而你能调教 AI,并能用代码将大模型和业务衔接。

  • 大模型 AI 能干什么?
  • 大模型是怎样获得「智能」的?
  • 用好 AI 的核心心法
  • 大模型应用业务架构
  • 大模型应用技术架构
  • 代码示例:向 GPT-3.5 灌入新知识
  • 提示工程的意义和核心思想
  • Prompt 典型构成
  • 指令调优方法论
  • 思维链和思维树
  • Prompt 攻击和防范

第二阶段(30天):高阶应用

该阶段我们正式进入大模型 AI 进阶实战学习,学会构造私有知识库,扩展 AI 的能力。快速开发一个完整的基于 agent 对话机器人。掌握功能最强的大模型开发框架,抓住最新的技术进展,适合 Python 和 JavaScript 程序员。

  • 为什么要做 RAG
  • 搭建一个简单的 ChatPDF
  • 检索的基础概念
  • 什么是向量表示(Embeddings)
  • 向量数据库与向量检索
  • 基于向量检索的 RAG
  • 搭建 RAG 系统的扩展知识
  • 混合检索与 RAG-Fusion 简介
  • 向量模型本地部署

第三阶段(30天):模型训练

恭喜你,如果学到这里,你基本可以找到一份大模型 AI相关的工作,自己也能训练 GPT 了!通过微调,训练自己的垂直大模型,能独立训练开源多模态大模型,掌握更多技术方案。

到此为止,大概2个月的时间。你已经成为了一名“AI小子”。那么你还想往下探索吗?

  • 为什么要做 RAG
  • 什么是模型
  • 什么是模型训练
  • 求解器 & 损失函数简介
  • 小实验2:手写一个简单的神经网络并训练它
  • 什么是训练/预训练/微调/轻量化微调
  • Transformer结构简介
  • 轻量化微调
  • 实验数据集的构建

第四阶段(20天):商业闭环

对全球大模型从性能、吞吐量、成本等方面有一定的认知,可以在云端和本地等多种环境下部署大模型,找到适合自己的项目/创业方向,做一名被 AI 武装的产品经理。

  • 硬件选型
  • 带你了解全球大模型
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  • 热身:基于阿里云 PAI 部署 Stable Diffusion
  • 在本地计算机运行大模型
  • 大模型的私有化部署
  • 基于 vLLM 部署大模型
  • 案例:如何优雅地在阿里云私有部署开源大模型
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学习是一个过程,只要学习就会有挑战。天道酬勤,你越努力,就会成为越优秀的自己。

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