江大白 | 万字长文，搞懂 AI 大模型的技术原理！

最新推荐文章于 2025-05-13 07:22:52 发布

双木的木

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分类专栏：大模型专栏深度学习拓展阅读文章标签：人工智能数据库语言模型 llama 深度学习 pytorch nlp

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本文来源公众号“江大白”，仅用于学术分享，侵权删，干货满满。

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导读

大模型作为现今人工智能的研究热点，究竟是基于什么原理呢。本文从LIama 3报告出发，整理了一些现代LLM技术，囊括了从预训练到推理全流程的技术要点，赶紧收藏阅读吧。

本文从 Llama 3报告出发，基本整理一些现代LLM的技术。

'基本'，是说对一些具体细节不会过于详尽，而是希望得到一篇相对全面，包括预训练，后训练，推理，又能介绍清楚一些具体技术，例如RM，DPO，KV Cache，GQA，PagedAttention，Data Parallelism等等的索引向文章。

由于东西比较多，且无法详尽细节，所以推荐大家二次整理为自己的笔记。

本文的主要参考是Llama Team的The Llama 3 Herd of Models报告原文，以及沐神回归B站新出的论文精读系列。同时也包括一些知乎的优秀文章。

1、简介

Illustration of the overall architecture and training of Llama 3

Overview of the Llama 3 Herd of models.

1.1 现代基础模型训练的主要阶段

（a）预训练阶段（pre-training stage）：算法相对直接，一般是用大量的数据去做下一个词的预测（next-word prediction）。

（b）后训练阶段（post-training stage）：算法比较丰富，包括SFT，RLHF，DPO等等。任务上看，包括让模型做一些指令跟随的任务（instruction following），将模型偏好对齐到人类喜好上（align with human preferences），或者提高模型在特定任务的能力，例如code，math，roleplay等等。

从过去的模型看，基本上可以认为GPT1，2，3都是在做pre-training，而InstructGPT和RLHF则是在做post-training。以上是较为笼统的介绍。

1.2 现代基础模型训练的关键

Meta：We believe there are three key levers in the development of high-quality foundation models: data, scale, and managing complexity.

meta认为现代基础模型训练的关键是：data, scale, and managing complexity。

（a）关于data ，Llama系列有堆数据的传统：相较于Llama 2 1.8T的预训练语料，Llama 3的预训练语料堆到了15T的multilingual tokens。

沐神：15个T可能是目前在公有的网络上面，能够抓到的文本数据的一个大概的上限，这个'上限'的意思是指，与其再找一些增量的数据，不如去调整现有的数据的质量。

（b）关于scale，Llama 3.1提供了8B，70B，405B三个规模。每个规模的性能差异可参考下面的benchmark。

（c）关于managing complexity，复杂度管理，说白了即Llama 3的算法相对简单。Llama 3选择了一个标准的稠密Transformer模型架构，只进行了少量调整，而没有选择MOE。后训练方面，Llama 3采用了SFT、RS和DPO，即一套'相对简单'的过程，而不是更复杂的RLHF算法，因为后者往往稳定性较差且更难以扩展。这些都属于design choice。2，3章会详细介绍相关技术。

1.3 benchmark表现

Llama 3各规格模型的benchmark表现如下。简要介绍其中的MMLU和IFEval。

Performance of finetuned Llama 3 models on key benchmark evaluations.

（a）MMLU系列：类似于各种考试里面的选择题，只是主要考察模型的知识面（背答案）。

Question: Glucose is transported into the muscle cell:

Choices:
A. via protein transporters called GLUT4.
B. only in the presence of insulin.
C. via hexokinase.
D. via monocarbylic acid transporters.

Correct answer: A

原版MMLU是比较老的benchmark，存在大家overfit的可能性。MMLU-Pro相对更新一些，可以看到在MMLU-Pro上，8B，70B，405B的差距相当大，说明参数规模和内化到权重中的知识量还是非常相关的。

（b）IFEval ：IF即Instruction Following，考察模型对指令的理解和遵循能力。原文见：IFEval Dataset | Papers With Code[1]。

IFEval 示例

在IFEVAL上，8B和70B的差距还是很明显的（80.4/87.5），而70B和405B的差距已经不明显了（87.5/88.6）。说明参数规模到达一定程度后，再想通过扩大规模来提IF能力，可能会逐渐不显著。

（c）剩下的benchmark则偏垂直一些，分别包含了Code，Math，Reasoning，Tool use，Long context，Multilingual，可参见报告原文。

补充：上述评估集既然都有overfit和leaking的风险，那还有没有其他的benchmark呢？当然，比如LiveBench这种monthly更新的benchmark，LiveBench[2]。不过，天底下是没有完美的benchmark的，尤其是对于具体业务而言。

总体上看，8B和70B在各方面差距都还是比较明显，但70B和405B在以上的评估集中，则差异相对小一些。405B的推理和训练都比较慢，一般情况下，70B算是复杂应用的首选。如果特别复杂，再考虑405B，毕竟性价比还是会差一些。值得一提的是，Llama 3.1 70B在IFEval上接近Claude3.5 sonnet的水准。

2、Pre-Training

Meta：Language model pre-training involves: (1) the curation and filtering of a large-scale training corpus, (2) the development of a model architecture and corresponding scaling laws for determining model size, (3) the development of techniques for efficient pre-training at large scale, and (4) the development of a pre-training recipe. We present each of these components separately below.

上文比较笼统地说明了Pre-Training的要点。