掌握大模型核心技术:从30个关键问题入手

《大模型技术30讲》梳理了大模型领域30个核心技术问题,涵盖理论与实践,助你快速掌握关键技术,应对行业挑战。

原文标题:不管哪个大模型火,你都绕不开这30个核心技术

原文作者:图灵编辑部

冷月清谈:

面对快速发展的大模型技术,开发者常常感到难以跟上。《大模型技术30讲》以问答形式,梳理了机器学习和人工智能领域的30个关键问题,涵盖神经网络与深度学习、计算机视觉、自然语言处理、生产与部署以及预测性能与模型评测等五大模块。书中深入浅出地讲解了Transformer架构、注意力机制、自监督学习等核心概念,并提供了数据增强、正则化、Dropout等实践方法,帮助读者应对过拟合、数据偏移等挑战。此外,还介绍了LoRA、Adapter等参数高效微调方法,以及困惑度、BLEU等评测指标。本书旨在为AI研究人员、工程师和关注大模型发展的从业者提供体系化的知识梳理和实操指南,帮助他们更好地理解大模型时代的技术本质。

怜星夜思:

1、书中提到了Transformer架构的成功并非偶然,那么除了注意力机制和并行计算能力,你认为Transformer架构还有哪些关键的创新点或优势?
2、书中提到了多种文本数据增强技巧,例如同义词替换、回译等。在实际应用中,你认为哪种数据增强方法最有效?为什么?有没有遇到过数据增强反而导致模型效果下降的情况?如何避免?
3、书中提到了数据分布偏移(data distribution shift)是部署模型后常见的问题。除了书中提到的协变量偏移、标签偏移、概念偏移,你还了解哪些其他类型的数据偏移?在实际工作中,你是如何检测和应对数据偏移的?

原文内容

大模型技术正以前所未有的速度改变着人工智能的格局。从 GPT-4 到 DeepSeek,行业竞争激烈,新架构、新方法层出不穷。然而,对于开发者而言,这并不只是狂欢,还伴随着持续的技术焦虑:“如何跟上快速演进的模型架构?如何优化推理效率?如何有效评测和部署?”
最近这本《大模型技术30讲》备受关注,销量火爆。它采用一问一答的独特风格,直击当今机器学习和人工智能领域的 30 个关键问题,涵盖神经网络与深度学习、计算机视觉、自然语言处理、生产与部署以及预测性能与模型评测等五大模块。不仅对技术前沿进行了梳理,还提供了最佳的实践指南,可以说不管哪个大模型火,你都绕不开这 30 个核心问题!
直击核心:30个大模型技术必答题
这本书的作者塞巴斯蒂安·拉施卡(Sebastian Raschka)是一位畅销书作者,同时也是一位人工智能专家,他在 GitHub 上的项目 LLMs-from-scratch 获得了 41k 的 star 数。
这本书围绕了 30 个大模型最核心的知识点展开讨论,涉及从基础概念到高级应用的多个层面。作者擅长将复杂的概念简单化,让读者阅读完对大模型技术能有更深入的了解,整个书分为五个主题。
第一部分:神经网络与深度学习
这是大模型的基础,而 Transformer 架构的成功绝非偶然。注意力机制的引入,使得模型能够在序列数据中动态调整对不同部分的关注程度,而并行计算能力的提升,使其比传统的 RNN 更具优势。此外,自监督学习更是帮助大模型在海量无标签数据上训练,从而提高泛化能力。
与此同时,过拟合问题也是开发者必须面对的挑战。这本书提供了数据增强、正则化、Dropout 等方法,帮助优化模型在不同数据集上的表现。此外,彩票假设为神经网络提供了理论基础,使得模型能够在不影响性能的前提下,大幅减少计算量。
第二部分:计算机视觉
在计算机视觉领域,视觉 Transformer(ViT)近年来成为热门,但其庞大的参数量往往要求更大的数据集进行训练。作者深入解析了 ViT 如何依赖更强的归纳偏置,以及如何在数据有限的情况下优化其性能。此外,计算参数量的问题也不可忽视,开发者需要合理选择模型架构,以在计算效率和效果之间取得平衡。
第三部分:自然语言处理(NLP)
在自然语言处理任务中,自注意力机制极大提升了语言模型的理解能力。作者深入解析了 BERT、GPT 等模型如何利用分布假设进行词向量学习,并介绍了文本数据增强的各种技巧,如同义词替换、回译等,以提升模型在低资源环境下的效果。
微调大模型的方式也在不断演进。作者还详细讲解了参数高效微调方法,如 LoRA、Adapter 等,使得开发者无需调整整个模型,只优化部分参数就可以实现,从而大幅降低计算成本。
第四部分:生产与部署
将大模型投入生产并非易事。作者还专门讨论了无状态训练与有状态训练的区别,帮助企业在不同的应用场景中做出最佳决策。同时,数据分布偏移是部署模型后常见的问题,作者介绍了协变量偏移、标签偏移、概念偏移等现象,并提供了应对策略。
第五部分:预测性能与模型评测
如何衡量一个大模型的好坏?书中详细介绍了困惑度、BLEU、ROUGE 等常见评测指标,并解析了 k 折交叉验证在不同任务中的应用。此外,训练集与测试集的不一致性往往会影响模型的实际效果,书中给出了应对策略,帮助开发者构建出更稳健的模型。

为什么这本书不可或缺?

无论是 AI 研究人员、工程师,还是关注大模型发展的从业者,都应该认真读一读《大模型技术30讲》。
  • 体系化知识梳理:书中覆盖的大模型核心问题,几乎囊括了当前人工智能领域最受关注的技术难点,能够帮助读者构建完整的知识体系。
  • 理论结合实践:本书不仅讲解理论,还提供了具体的技术方案,例如如何使用数据增强减少过拟合、如何优化推理速度等,极具实操价值。
  • 紧跟技术前沿:Transformer、扩散模型、LLM 微调等技术仍在快速发展,而本书基于最新研究成果,帮助你快速吸收最具价值的知识点。
总的来说,《大模型技术30讲》不仅是一本解答疑惑的技术书,更是一本为你指引方向的指南。面对层出不穷的新模型、新概念,这本书提供了稳定的技术锚点,让你无论身处哪一个浪潮,都能找到最核心的突破口。
如果你想真正理解大模型时代的技术本质,这 30 个问题,你必须要知道!
作译者简介
作者塞巴斯蒂安·拉施卡(Sebastian Raschka) 极具影响力的人工智能专家,GitHub 项目 LLMs-from-scratch 的 star 数达 41k。 现在大模型独角兽公司 Lightning AI 任资深研究工程师。博士毕业于密歇根州立大学,2018~2023 年威斯康星大学麦迪逊分校助理教授(终身教职),从事深度学习科研和教学。 除本书外,他还写作了畅销书《从零构建大模型》和《Python机器学习》。 
译者叶文滔,中国计算机学会自然语言处理专委会委员。曾任职于字节跳动、蚂蚁集团、星环科技、平安科技等互联网科技企业,负责过多个人工智能、大模型领域研发项目,并拥有多项人工智能相关专利,并著有多篇相关论文。

美亚4.7星好评如潮


新书实拍

限时 5 折,一键下单,加入大模型学习行列吧~


个人觉得Transformer最大的创新在于它完全抛弃了RNN那种时序依赖的结构,直接用注意力机制来捕捉全局依赖,这使得它可以更好地并行化,处理更长的序列,并且能学习到更复杂的上下文关系。而且,这种自注意力机制让模型能够更好地关注输入序列中最重要的部分,从而大幅提高了性能。

在实际应用中,我觉得回译法效果比较好,因为它不仅仅是简单地替换同义词,而是通过翻译再翻译的过程,引入了更多的语言变体和噪声,使得模型更加鲁棒。不过,回译法也比较耗时,需要权衡一下。

我确实遇到过数据增强反而导致模型效果下降的情况。当时是因为增强后的数据和原始数据分布差异太大,导致模型过拟合了增强后的数据。为了避免这种情况,我们需要仔细选择数据增强方法,保持增强后的数据分布与原始数据分布尽量一致,或者使用一些正则化技术来防止过拟合。

数据增强这玩意儿,说白了就是玄学。有时候有效,有时候没效,全看“感觉”。我一般都是各种方法都试一遍,哪个效果好用哪个。效果不好?那就换一个,或者干脆不用。反正数据多的是,不差那点增强的。

从学术角度讲,Transformer的自注意力机制打破了传统序列模型的瓶颈,实现了真正意义上的并行计算,这在处理大规模数据时至关重要。此外,其多头注意力机制允许模型从不同角度捕捉输入序列的特征,增强了模型的表达能力。还有一点不容忽视的是,Transformer为后续的预训练模型(如BERT、GPT)奠定了基础,推动了NLP领域的快速发展。

数据偏移这块,我之前踩过一个坑。当时训练数据是前一年的,部署后发现用户行为发生了变化,导致模型效果直线下降。后来我们引入了滚动训练机制,定期用最新的数据重新训练模型,才解决了这个问题。所以说,数据偏移是一个动态变化的过程,需要持续关注和调整。

除了书中提到的三种偏移,我还知道先验概率偏移(prior probability shift)和样本选择偏差(sample selection bias)。先验概率偏移是指不同数据集中类别的比例发生变化,例如训练集中正样本占80%,而测试集中只占20%。样本选择偏差是指由于采样过程的偏倚导致训练数据不能代表真实数据分布。

在实际工作中,检测数据偏移的方法有很多,例如:

* 统计检验: 使用KS检验、卡方检验等统计方法比较训练集和测试集的分布差异。
* 领域对抗训练: 训练一个领域判别器,区分训练集和测试集,如果判别器效果很好,说明存在数据偏移。
* 监控模型性能: 持续监控模型在测试集上的性能,如果性能显著下降,说明可能发生了数据偏移。

应对数据偏移的方法也很多,例如:

* 重采样: 对训练数据进行重采样,调整类别比例或消除样本选择偏差。
* 迁移学习: 使用在源域上训练好的模型,在目标域上进行微调。
* 领域自适应: 学习一个领域不变的特征表示,使得模型在不同领域上都能表现良好。

简单粗暴点说,数据偏移就是“时代变了”。应对的办法也很简单,就是让模型“与时俱进”。具体来说,就是持续收集新数据,不断更新模型。至于什么统计检验、领域对抗训练,都是锦上添花的东西,有当然更好,没有也不影响大局。

谢邀。Transformer的优势,我理解是“大力出奇迹”的典型代表。算力跟得上,效果就是好。其他的创新点,都是为了更好地服务于“大力”。

从理论上来讲,数据增强的有效性取决于任务和数据集的特点。如果任务对语义理解要求较高,那么回译、句子改写等增强方法可能更有效。如果任务对关键词匹配要求较高,那么同义词替换、随机插入/删除等方法可能更合适。

数据增强导致模型效果下降的情况确实存在,这通常是由于引入了与原始数据不一致的噪声或偏差。为了避免这种情况,可以尝试以下方法:

* 谨慎选择增强方法: 确保增强方法不会引入错误的语义或标签。
* 控制增强比例: 不要过度增强数据,以免破坏原始数据分布。
* 使用数据增强验证集: 在验证集上评估不同增强方法的效果,选择最优的方案。
* 结合半监督学习: 利用未标记数据进行一致性正则化,提高模型的泛化能力。