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原理
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用通俗的话讲清 AI 怎么工作：从人工神经元到 Transformer、预训练和推理模型。
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人工神经网络人工神经网络是由许多简单相连单元组成的计算系统，其行为由连接权重决定。它的源头是1943年的神经元模型，带学习能力的版本则始于1958年罗森布拉特的感知机。卷积神经网络卷积神经网络让同一组小型图案探测器扫过整张图像，因此无论特征出现在哪里都能被找到。它在1989年用反向传播训练，1998年以LeNet-5的形式成熟，如今已是计算机视觉的标准方法。用 GPU 训练深度学习图形处理器（GPU）能同时执行大量算术运算，很适合神经网络训练。2010年前后起，GPU被用于深度学习，使其能够在更大规模上实际运行。混合专家（MoE）混合专家（MoE）模型包含许多子网络，却只把每个词元交给其中少数几个处理。这样总参数量可以很大，而每个词元的计算量仍远小于总量。Tensor Core（张量核心）张量核心（Tensor Core）是 NVIDIA GPU 内部的专用单元，一步完成小矩阵的乘加运算，让神经网络训练与推理背后的矩阵算术大幅加速。模型并行模型并行把单个模型的参数与计算切分到多块加速器上，让一台设备装不下的大模型也能训练。英伟达 2019 年的 Megatron-LM 论文给出了一种层内实现，只需在原生 PyTorch 中插入少量通信操作。缩放定律缩放定律是一种经验规律：语言模型的测试损失会随参数量、数据量和训练算力增加而按幂律平稳下降。它帮助实验室规划大规模训练，也解释了行业对数据中心和 GPU 的竞相投入。推测解码（Speculative decoding）推测解码是一种加速大模型文本生成的算法：小模型先提出若干候选词，大模型对这些候选并行检查，在输出完全不变的前提下更快地生成。测试时计算（Test-time compute）测试时计算指模型答题时额外投入的算力，而非训练阶段已固化在参数中的算力。Snell 等人 2024 年 8 月的研究表明，按题目难度分配这份算力，能让小模型在同等总计算量下胜过大得多的模型。计算机使用（Computer use）计算机使用（computer use）是 Anthropic 在 2024 年 10 月开放公开测试的一项能力，让模型像人一样看屏幕、移动光标、点击和打字，从而操作原本为人设计的普通软件。仿真到现实迁移仿真到现实迁移指先在仿真中训练机器人策略，再迁移到真实机器人，用合成数据补充昂贵的人工演示数据。量化（Quantization）量化把语言模型的权重和激活值用更低的数值精度存储，从而降低推理所需的内存和带宽。LLM.int8() 与 GPTQ 等方法让超大规模模型能够跑在远小的硬件上。键值缓存（KV cache）键值缓存把模型为先前 token 算出的键和值保存下来，生成新词时直接复用而不重算。它的显存占用是决定一台服务器能同时服务多少请求的关键。合成数据（Synthetic data）合成数据是由模型生成、而非从人或从网上收集的训练材料。phi-1 的实验显示，混入模型生成的「教科书」后，一个小规模代码模型也能在代码基准上取得不错的成绩，说明数据质量本身影响能力。多模态模型（Multimodal models）多模态模型在同一个模型里处理不止一种输入或输出，例如图像和文本。CLIP 与 Flamingo 这两项工作展示了这类模型怎样训练出来，又怎样靠文字提示迁移到新任务。视觉里程计视觉里程计让巡视器通过跟踪行驶前后相机图像中的地形特征，测出自己实际移动了多远，而不是只靠数车轮转数。NASA 的火星探测车首次实际演示了这项技术。