漫画趣解：一文搞懂模型蒸馏！

最近，伴随着DeepSeek的火爆，「模型蒸馏」这个专业名词，也频繁出现在大众视野。

什么是模型蒸馏呢？

“模型蒸馏”就是把大模型学到的本领，用“浓缩”的方式教给小模型的过程，在保证一定精度的同时，大幅降低运算成本和硬件要求。

大模型：像一位见多识广、知识储备庞大的“大教授”，无所不知，但是“供养”他很贵。

不仅培养他的过程很耗时耗力（训练成本高），请他过来讲课成本也很高，要有很大一笔安家费（部署模型的硬件基础设施，甚至数据中心），还要支付超高的课时费（推理成本高）。

小模型：相当于一枚小学生，知识面非常有限，但是胜在没教授那么大谱，给个板凳坐着就够了（部署成本低，推理成本低）。

小模型想要拥有跟大模型完全一样的能力是不现实的，毕竟一分钱一分货。

但是我们可以让大模型教小模型一些基本的解题思路，让学生和老师一样思考问题。

教授会100种解题思路，挑两三种不错的教给小学生，让小学生照葫芦画瓢。

这个解题思路转移的过程，其实就是模型蒸馏。

以DeepSeek发布的六个蒸馏模型为例，满血版671B参数量的DeepSeek R1就是“教授模型”。

而教授模型针对不同尺寸的学生模型进行知识蒸馏，这些学生模型包括↓

看，前几天让大家本地安装的那些模型，其实就是从DeepSeek R1这个老师蒸馏得到的，每个学生都从老师身上学到了些“三脚猫”功夫。

因为学生模型的初始资质不同，所以得到的蒸馏模型能力也不同。

总之，脑容量越大（权重数/参数量），能力就越强，就越接近老师的水平。

那么，模型蒸馏具体是怎么干的呢？

简单说，就是老师做一遍，学生跟着学。

但针对每个输入的问题，老师不会直接给出确定答案，而是给出解题思路（俗称软标签）。

比如，输入一张猫的照片给老师模型，老师不会直接给出答案：这是猫，而是给出一组概率分布，告诉学生，这张图可能是什么。

老师这么干，就是为了让学生具备举一反三、触类旁通的能力，用概率分布来对应各种类别的相似程度。

如果只告诉学生这是猫，学生就不知道它和老虎有多少差别。通过这种有概率分布的软标签，学生就知道了老师是如何判断、如何区分。

接下来，需要建立小模型的学习标准（综合损失函数）。

老师虽然NB，但小模型在学习的时候，并不会完全照搬老师的思路。

它会结合自己原有数据集中的硬标签（猫就是猫、狗就是狗），再参考老师的答案，最终给出自己的判断。

所以，学生模型既要参考“教授给的学习笔记”（软标签），又要结合“妈妈给的判断”（原有监督学习中的硬标签）。

实操中，用“蒸馏损失”来衡量学生模型与教授模型输出结果的差异。用“真实监督损失”来衡量学生模型对基本是非问题的判断。

然后，再设定一个平衡系数（α）来调节这两种损失，达到一个最优效果。

说白了，学生模型要尽量模仿教授模型的行为，蒸馏损失越小越好，但是又不能学傻了，基本的是非问题都答不对。

标准确定后，就可以进入正式的蒸馏训练了。

❶把同一批训练样本分别输入到学生模型和教授模型；

❷根据硬标签和软标签，对比结果，结合权重，得到学生模型最终的损失值；

❸对学生模型进行参数更新，以得到更小的损失值。

不断重复这个过程❶→❷→❸，就相当于反复刷题，每刷一轮，就找找学生答案和老师答案的差距，及时纠正。

经过多轮以后，学生的知识就会越来越扎实。

最终，蒸馏得到的小模型，尽量复制大模型的智慧，同时保持自己身轻如燕的优势。

这样，学生模型就可以作为课代表，独立带班，不需要教授坐镇了。

扩展阅读

一、关于不同的蒸馏路线

前面讲的这种模型蒸馏，只是最常见、最通用的一种方式，叫做知识蒸馏，也叫输出层蒸馏。

相当于老师直接告诉你最后的答案，学生只需要抄作业，模仿老师的答案就行。

这种方式操作起来最简单，即便教师模型不开源，你拿不到教师模型，只要能调用他的API，看到老师的知识输出，就可以模仿他，蒸馏出自己的小模型。

所以，有些模型比如GPT4，是明确声明不允许知识蒸馏的，但只要你能被调用，就没法避免别人偷师。

坊间传闻，业界大模型厂商之间，都存在互相蒸馏的操作，正所谓“互相模仿、共同进步”

。

除了输出层蒸馏，还有中间层蒸馏（也叫特征层蒸馏），不仅学到最终判断的结论，还学习老师对图像/文本的内部理解，更深入地继承老师的“知识结构”。

相当于学生不光看老师的最终答案，还要看老师的解题过程或中间步骤，从而更全面地学到思考方法。

但这种蒸馏方案，操作难度较高，通常需要教师模型允许，甚至主动配合，适用定制化的项目合作。

不过现在也可以通过一些手段来获取教师模型的推理轨迹（Reasoning Traces），比如使用特殊构造的提示词来诱导老师逐步返回推理，得到推理轨迹。

同时随着各种推理模型的推出，有些推理模型的API本身就支持返回推理轨迹，比如Google Gemini2.0 Flash，DeepSeek等等。

二、关于蒸馏、微调和RAG

这三种方法，都是优化的大模型的手段，但是实现路径和应用场景不同。

蒸馏：是学生通过模仿老师的解题思路，达到和老师相似的知识水平。

适用于将大模型的能力迁移到小模型上，以适配更低端的算力环境。（比如在企业私有云、个人电脑甚至手机、边缘终端上）

微调：又叫精调，相当于学生意识到自己某门课有短板，然后自己找参考书恶补了一下，从而补上短板。

适用于特定场景下，用特定数据集对通用模型进行小规模训练。比如通用基础模型对医疗不大懂，就用医疗数据集给它开小灶，让他变身医疗专家模型。

RAG：直译过来叫做“检索增强生成”。相当于这题我不会，但是我有“小抄”，我回答的时候，就看一眼小抄，然后再综合我脑子里的已有知识，进行回答。

RAG，不是训练，不改变大模型的“脑回路”，但可以作为外挂，提升大模型回答问题的精准性。适用于企业自身积累了大量知识库文档，通过RAG的方式，与大模型关联。

这样，大模型在回答问题的时候，会先检索知识库，进行精准回答。

三、举两个现实的例子

举个例子，现在特大号公众号后台的自动回复，其实就是腾讯混元大模型，通过RAG的方式，连接了特大号所有的历史文章，作为知识库使用。

当你提问的时候，它就会检索这些历史文章，然后再回答问题。

再举个例子，前几天被热传的李飞飞团队仅花费50美元，就训练出一个比肩ChatGPT o1和DeepSeek R1的模型，其实是一种误读。

李飞飞团队的s1模型，其实是基于通义的开源模型Qwen2.5-32B进行的微调，而微调所用的数据集，其中一部分蒸馏自Google Gemini 2.0 Flash Thinking。

所以，这个模型的诞生，是先通过知识蒸馏，从Gemini API获取推理轨迹和答案，辅助筛选出1000个高质量的数据样本。

然后，再用这个数据集，对通义Qwen2.5-32B进行微调，最终得到性能表现不错的s1模型。

这个微调过程，消耗了50美元的算力费用，但这背后，却是Gemini和Qwen两大模型无法估量的隐形成本。

这就好比，你“偷了”一位名师解题思路，给了一个学霸看，学霸本来就很NB，现在看完“思路”，变得更NB了。

严格来讲，Gemini 2.0作为闭源商业模型，虽然支持获得推理轨迹，但原则上是不允许用作蒸馏的，即便蒸馏出来也不能商用。不过如果仅是发发论文、做做学术研究、博博眼球，倒也无可厚非。

当然，不得不说，李的团队为我们打开了一种思路：我们可以站在巨人的肩膀上，用四两拨千斤的方法，去做一些创新。

比如，DeepSeek是MIT开源授权，代码和权重全开放，而且允许蒸馏（且支持获取推理轨迹）。

 

那么对于很多中小企业来讲，无异于巨大福利，大家可以轻松通过蒸馏和微调，获得自己的专属模型，还能商用。

GenAI的普惠革命时代，恐怕真的来了。

参考来源： 漫画趣解：一口气搞懂模型蒸馏！