揭秘《从零构建大模型》:GitHub爆火,普通人也能搭建AI大模型的秘密

《从零构建大模型》GitHub爆火,豆瓣9.3分。本书教你亲手搭建、训练、微调大模型,代码示例友好且算力要求低,笔记本也能跑,是初学者快速入门LLM的实践指南。

原文标题:4 个月狂飙 22k Star,这本书凭什么?

原文作者:图灵编辑部

冷月清谈:

《从零构建大模型》(LLMs-from-scratch)中文版自上市以来,凭借其高度的实操性,在GitHub上迅速获得了超过62.6k星,仅四个月内就飙升了22k星,豆瓣评分高达9.3。这本书由知名人工智能专家塞巴斯蒂安·拉施卡撰写,旨在引导读者亲手构建、训练及微调自己的大语言模型(LLM)。

文章指出,本书内容覆盖了构建大模型的完整流程,包括数据集处理、模型预训练和针对特定任务的微调。作者将复杂的LLM核心组件拆解成易于理解的知识点,并按章节顺序引导读者逐步实践。特别值得一提的是,所有代码示例都经过精心设计,即使在算力有限的笔记本电脑上也能顺利运行,极大降低了普通人学习大模型的门槛。在编码方面,本书以PyTorch为主要开发库,代码简洁高效,并配有丰富的注释和可视化结果。

在内容组织上,作者采用实用主义导向,不过多纠结于深层原理,而是以大量的代码示例为主线,带领读者解决实际问题。例如,在讲解Transformer模型时,并非从历史背景入手,而是直指RNN模型的局限性,并逐步构建带位置编码的嵌入层和注意力机制来解决问题,从而串联起Transformer的核心功能。文章还通过对比小数据集和大数据集训练效果,直观展现了海量数据对模型性能的关键作用。最后,本书还详细介绍了用于分类和指令执行的微调技术,帮助读者优化模型以适应特定任务。书中还特别收录了关于DeepSeek和未来LLM发展的“彩蛋”文章,展示了作者对技术前沿的关注。

这本书最大的亮点在于对初学者的友好程度,即使是编程经验较少的读者,也可以通过运行随书代码,获得对大模型架构和工作原理的整体认识。它为那些渴望进入大模型领域但又苦于算力或理论门槛的开发者,提供了一条清晰可行的学习路径。

怜星夜思:

1、市面上大模型教程这么多,这本书主打一个“从零构建”和“算力友好”,大家觉得零基础或者算力有限的个人开发者,真能靠一本书就自己跑通大模型吗?有没有过来人分享下经验?
2、这本书强调实践,理论部分讲得不多。对于初学者来说,是先代码跟着跑起来重要,还是基础理论打扎实更关键?大家学习时会怎么选择?
3、文章提到书里有个关于DeepSeek和未来LLM发展的彩蛋。大家觉得未来个人或者小团队在LLM领域还有没有机会?或者说,在算法框架已经很成熟的前提下,我们该怎么寻找新的创新点呢?

原文内容

Github 上超火的开源项目 LLMs-from-scratch(项目地址:https://github.com/rasbt/LLMs-from-scratch),中文版 4 月份才上市,目前 Github 上已有 62.6k,4 个月时间飙升超 22k。

作为一本实操性很强的书,作者不仅开发了一个小型的类 GPT-2 大语言模型,还实现了数据集处理、模型预训练、针对特定任务的微调,妥妥涵盖了构建大模型的整个流程。

作者 Sebastian Raschka 把大模型的核心组件拆分成多个知识点,引导读者按章节编排的顺序渐进地进行实践,不仅降低了学习难度,同时书中代码示例也经过精心设计,就算你在算力有限的条件下也能使用,在笔记本上就可以搭建运行。对于普通人来说,简直不要太友好。

构建大语言模型的 3 个主要阶段:实现模型架构和准备数据(第一阶段)、预训练大语言模型以获得基础模型(第二阶段),以及微调基础模型以得到个人助手或文本分类器(第三阶段)

在编码部分作者使用 PyTorch 作为主要开发库,这个功能强大的开源库可以很方便的搭建神经网络框架,操作张量、损失函数等复杂计算。使得操作变得简单易用,提升开发效率,整个模型开发完成后,代码量也才几百行。另外他还提供了大量的代码注释和输出可视化结果进行说明,直观易读。

在内容部分作者采用实用主义导向,正文不过多讲解原理性的知识,以代码示例为主,带读者一步步去解决实际问题。

比如在 Transformer 模型开发阶段,并没有过多介绍自然语言处理的起源,或 RNN 模型背景及实现原理,仅提出 RNN 模型无法很好地获取长距离上下文依赖的局限性,作者从这个问题入手,实现了带位置编码的嵌入层,保存词元顺序和相互关系,再实现注意力机制用于并行捕获上下文信息,这样模型就可以在保持语序的前提下突破上下文长度的限制,解决了 RNN 模型的缺陷。作者正是通过这样一步步地拆解问题,把 Transformer 模型的核心功能知识点串联起来,大大降低了理解门槛。

原始 Transformer 架构的简化描述,这是一种用于机器翻译的深度学习模型。Transformer 由两部分组成:一个是编码器,用于处理输入文本并生成文本嵌入(一种能够在不同维 度中捕获许多不同因素的数值表示);另一个是解码器,用于使用这些文本嵌入逐词生 成翻译后的文本。请注意,图中展示的是翻译过程的最后阶段,此时解码器根据原始输 入文本(“This is an example”)和部分翻译的句子(“Das ist ein”),生成最后一个单词 (“Beispiel”)以完成翻译

模型编码完成之后,需要使用数据集训练才能生成连贯的文本,同时还要计算输出损失值用于评估和优化训练结果。作者同样给出代码示例,使用一个 2 万字的短篇小说作为小数据集,和加载一个参数量 1.24 亿的 GPT-2 公开大数据集做对比。

不同大小的 GPT-2 大语言模型的参数量从 1.24 亿到 15.58 亿不等。核心架构相同,唯一的区别是嵌入层大小以及诸如注意力头、Transformer 块等个别组件的重复次数

可以看到小数据集对计算资源需求较小,但生成的句子不通顺,且有明显的语法错误。而用大数据集时虽然计算耗费资源,但输出的文本明显有效果提升,表达也更流畅自然。可以更直观地感受到,只有基于海量的数据训练,才能使模型拥有强大的学习和处理复杂语言的能力。

最后作者还介绍了用于分类的微调和用于执行指令的微调,展示如何通过微调,优化和改进模型的适应性,使得模型可以解决特定任务。

两种指令微调场景。由图的上半部分可知,模型的任务是判断给定文本是否为垃圾消息; 由图的下半部分可知,模型被指示将英语句子翻译成德语

整本书读下来,最大的感触是这本书对初学者很友好,就算是编程苦手也不必担心,可以把随书代码下载下来,暂时忽略代码细节,只是跟着书中指引调试起来,也能在实践中对大模型的架构和工作原理有整体的认识。

另外作者博客的一篇新文章介绍了推理模型的构建方法,还分享了 DeepSeek 发布后对大语言模型领域发展的看法,编辑把这篇文章作为中文版的彩蛋收录在附录中,真的是紧跟最新技术趋势,也是非常用心了。


豆瓣评分9.3

《从零构建大模型》
塞巴斯蒂安·拉施卡|著

覃立波,冯骁骋,刘乾 | 译

豆瓣评分 9.3,全网疯传的大模型教程,由畅销书作家塞巴斯蒂安•拉施卡撰写,通过清晰的文字、图表和实例,逐步指导读者创建自己的大模型。

在本书中,你将学习如何规划和编写大模型的各个组成部分、为大模型训练准备适当的数据集、进行通用语料库的预训练,以及定制特定任务的微调。此外,本书还将探讨如何利用人工反馈确保大模型遵循指令,以及如何将预训练权重加载到大模型中。还有惊喜彩蛋 DeepSeek,作者深入解析构建与优化推理模型的方法和策略。

作者手把手带你亲手构建、训练、微调一个属于自己的大模型。从数据准备到预训练,从指令微调到模型部署,每一步都讲得清清楚楚。
读完这本书,你会学到什么:

🔹从零开始:自己动手构建模型架构!

🔹 模型训练:教你如何准备数据、搭建训练管道,并优化模型效果!

🔹 让 LLM 更聪明:微调、加载预训练权重,让你的 LLM 适应不同任务!

🔹 人类反馈微调(RLHF):让 LLM 学会理解指令,避免胡言乱语!

🔹 轻量级开发:一台普通笔记本就能跑,告别「算力焦虑」!

作者让你用最小的算力跑通最大的逻辑,你只要拥有一台笔记本,具备一定的 Python 基础,那你都可以来试试!本书中文版思维导图:


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 44k。

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《大模型技术30讲》(图灵已出版:)和《Python机器学习》。


译者覃立波,中南大学特聘教授,博士生导师。现任中国中文信息学会青工委秘书长。主要研究兴趣为人工智能、自然语言处理、大模型等。曾担任 ACL、EMNLP、NAACL、IJCAI 等国际会议领域主席或高级程序委员会委员。

译者冯骁骋,哈尔滨工业大学计算学部社会计算与交互机器人研究中心教授,博士生导师,人工智能学院副院长。研究兴趣包括自然语言处理、大模型等。在 ACL、AAAI、IJCAI、TKDE、TOIS 等 CCF A/B 类国际会议及期刊发表论文 50 余篇。

译者刘乾,新加坡某公司的研究科学家,主要研究方向是代码生成与自然语言推理。他在顶级人工智能会议(如ICLR、NeurIPS、ICML)上发表了数十篇论文,曾获得 2020 年百度奖学金提名奖、北京市 2023 年优秀博士论文提名奖、2024 年 KAUST Rising Stars in AI 等荣誉。

主审人简介

车万翔,哈尔滨工业大学计算学部长聘教授,博士生导师,人工智能研究院副院长,国家级青年人才,斯坦福大学访问学者。

黄科科,中南大学教授,博士生导师,自动化学院副院长,国家级青年人才。

我们已迈入了 AI 时代,深刻理解大模型的工作机制极有必要,而这本书可谓深入理解主流生成式AI的实践指南。本书以“亲手构建才是真理解”为核心理念,带领读者从零搭建类 GPT 模型,作者以工程师视角剖析LLM黑箱,通过清晰的代码示例与模块化拆解,完整覆盖模型架构设计、预训练、指令微调等核心环节,是掌握 Transformer 时代模型精髓的必读之作。

——张俊林,新浪微博首席科学家 & AI 研发部负责人 

作为一名大模型从业者,我自认为对书中大部分内容已经足够熟悉,但当我看到书稿的时候,仍忍不住认真读了一遍,因为这种文字、代码、图示、注释四合一的讲解方式实在太引人入胜了。不得不说,这是一本从零入门大模型的难得的好书!

——苏剑林,NLP知名博客“科学空间”博主

这真是一本鼓舞人心的书!它激励你将新技能付诸实践。

——Benjamin Muskalla,GitHub 高级工程师

这是目前对语言模型最通俗易懂且全面的解析!其独特而实用的教学方式,能够达到其他方式都无法企及的理解深度。

——Cameron Wolfe,Netflix 资深科学家

塞巴斯蒂安不仅能够将深邃的理论知识与工程实践完美结合,更拥有化繁为简的魔力。这正是你需要的指南!

——Chip Huyen,《设计机器学习系统》与 AI Engineering 作者

本书内容权威且前沿,强烈推荐!

——Vahid Mirjalili博士,FM Global高级数据科学家

扫描进群,大模型知识学习不迷路👇

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作为一个过来人,我得说,‘从零构建’和’算力友好’是一把双刃剑。这本书的初衷无疑是好的,降低门槛让更多人接触LLM。但实际操作中,如果你真的是’零基础’,可能会在环境配置、Python基础、甚至一些看似简单的Bug上卡很久。我见过太多人被第一步的’Hello World’都搞得焦头烂额。书里说的’忽略代码细节,跟着调试’确实是一种学习策略,但如果连最基本的Python面向对象、PyTorch的tensor操作都不熟悉,那这个’调试’可能也会变成无头苍蝇。

至于算力友好,跑通逻辑和跑出效果是两码事。你可以用一本书的例子在笔记本上跑通GPT-2的基础架构,但如果想用公开数据集训练出像样点儿的文本生成,你马上就会遇到内存、显存和训练时间瓶颈。所以我的建议是,先评估一下自己的Python和深度学习基础知识,再决定是否直接上手这本书;如果基础薄弱,可能需要搭配一些预备知识的补充。这本书更像是给那些有一定编程基础,但对大模型具体实现流程不熟悉的初学者,提供了一个快速上手的路径。

哈哈,'从零构建’和’算力友好’听起来就很香啊!我就是那种代码看了就头大,但又对AI超感兴趣的月光族(没钱买显卡)。之前也试过一些教程,要么就是上来一堆数学公式把我劝退,要么就是代码跑不起来,报错一堆。如果这本书真的能让我在笔记本上把大模型的流程跑一遍,哪怕只是玩具级别,我也觉得是大成功啊!

毕竟,我们普通人又不是要成为下一个OpenAI,能理解大模型的基本原理,知道它是怎么一步步搞出来的,就已经很牛了。想想看,能在下午茶时间敲几行代码,然后看到一个迷你版GPT吐出几句话,那种成就感肯定爆棚!所以,我觉得对咱们这种’小白’来说,这本书绝对值得一试,至少能把好奇心勾起来,不至于望而却步。

哎呀,这个问题问到心坎里去了!每次看到大厂动辄几百亿、上千亿参数的模型,就觉得我们小喽啰是不是没戏了?但转念一想,当年做网站的时候,也不是每个人都要从头写操作系统、造服务器啊,大部分人是基于成熟的框架和平台做应用。

我觉得LLM也一样。未来,我们可能更像是’LLM魔术师’或者’LLM调酒师’。基础模型是酒基,我们要做的是如何把不同的’酒基’(开源模型)、各种’配料’(微调数据、提示词工程、RAG等)、甚至一些’小冰块’(Agents、小工具)巧妙地融合在一起,调出一杯独一无二的’特色鸡尾酒’,来满足特定的用户需求。比如,专门给老奶奶讲故事的LLM,专门辅助盲人阅读的LLM,或者专门给特定行业写文案的LLM。所以,不是去造飞机,而是去开好飞机,或者给飞机改装、升级服务。创新点就在于那些能解决具体、小众但痛点很强的问题的’小而美’应用上!

作为一名偏传统的教育工作者,我必须强调基础理论的重要性。虽然实践能提供直观感受,但如果没有扎实的理论基础支撑,很多时候你只是在’搬砖’,而无法理解其原理和内在联系。这就好比你学会了开车,但对发动机、变速箱的工作原理一无所知,一旦遇到复杂路况或车辆故障,你可能就束手无策了。

大模型并非简单的黑箱,其背后涉及大量的线性代数、概率论、优化理论和信息论知识。如果缺失这些基础,你可能会在模型调优、新架构设计或者错误排查时遇到瓶颈,无法真正做到’举一反三’。我主张,初学者至少应该对主要的数学概念,例如梯度下降、反向传播、注意力机制的核心思想有基本的理解,然后再通过实践进行巩固。这样才能确保学习是深度和广度并存的,而不是仅仅停留在表面操作层面。

关于未来个人或小团队在LLM领域的机会,我的看法是:依然充满潜力,但方向会发生变化。过去几年,大型模型主要由巨头公司驱动,因为它们掌握了海量数据和顶级算力。但随着开源模型(如llama系列、DeepSeek等)的涌现,以及技术优化让模型更紧凑,个人和小团队不再需要从零训练一个通用基础模型。这是机遇。

未来几年的创新点,我认为会集中在以下几个方面:1. 领域垂直化应用:针对特定行业(如医疗、法律、金融)的专有数据集进行微调,打造高效、精准的个性化LLM应用。2. Agents技术:如何让LLM更好地与外部工具、数据库、API交互,实现更复杂的任务流自动化。3. 多模态融合:结合视觉、语音等多种感官信息,让LLM理解和处理更丰富的世界。4. 可解释性与安全性:随着LLM应用深入,对其决策过程的理解和安全性的保障会变得至关重要。5. 轻量化部署与边缘计算:优化模型在资源受限设备上的运行效率。个人和小团队在这些垂直细分和应用创新层面的 agility 往往比大公司更高,所以机会在于’创新应用’而非’基础模型’。

哈哈,这不是学习LLM,是学习’玄学’吧!我觉得这两种学习方式,就像是做菜:你是先看菜谱(理论)再下手,还是直接上手尝试(实践)然后琢磨哪里做错了?各有各的乐趣!

我嘛,属于那种比较急性子的,一般都是’直接开干’型。代码先跑起来,哪怕是复制粘贴,只要看到一点点效果我就开心。如果报错了,就去搜,搜的时候顺便看看这行代码是干嘛的,那个函数是干嘛的。这样学下来,虽然一开始理论上是有点’糊涂’,但解决问题的动力特别足。等跑不动了,或者想优化了,自然就会回头啃那些’硬骨头’的理论了。我觉得这种从’玩’到’学’的方式,可能更符合大脑的运作模式,毕竟谁不喜欢玩游戏呢?只要能学会,管他什么顺序!

关于学习优先顺序,我个人更倾向于’实践先行,理论跟进’的策略,尤其对于初学者。面对大模型这样复杂的系统,如果一开始就沉溺于大量理论和数学公式,很容易产生畏难情绪,甚至放弃。先通过代码把模型跑起来,哪怕只是一些基础示例,你会有更直观的感受,知道各个模块在做什么,输出是什么,以及参数如何影响结果。这种’即时反馈’能极大地提升学习兴趣和成就感。

当你在实践中遇到了问题、看到了现象,比如模型性能不佳、梯度消失/爆炸等,带着这些具体的疑问再去深入学习背后的理论,会发现理论知识变得更容易理解,也更有目的性。这个时候,你不再是单纯地记忆公式,而是在解决实际问题中运用和验证理论。因此,我认为这本书的实践导向是非常适合入门的,它能帮助学习者快速建立起对大模型的整体认知框架,然后再按需深入细节。

关于“零基础或算力有限能否跑通大模型”这个问题,我觉得这本书提供了一个非常好的起点。从我的经验来看,‘从零构建’并不意味着你要拥有顶尖的GPU集群。很多时候,书籍或教程会简化模型规模或数据集大小,让你先跑通逻辑和架构。关键在于理解整体流程和核心思想。

以Transformer为例,你可能不会用十亿参数训练,但用几千万甚至几百万参数跑一个小型版本,理解位置编码、多头注意力、残差连接等机制,这个过程本身就非常有价值。一旦你掌握了这些,未来再接触更大规模的模型或更复杂的优化,也会有更扎实的基础。算力友好通常指的是在Colab或其他云平台免费层就够用,或者至少一台配备中端独立显卡的PC也能勉强支撑。但要训练一个能跟GPT-2甚至更强的模型,个人算力确实是道坎,不过这本意的重点是让你理解’怎么做’,而不是’做多大’。所以,我认为’真跑通’在理解层面是可行的,性能层面则要看具体定义了。

我认为这个问题应该从宏观和微观两个层面来看。宏观上,基础大模型的研发仍将是少数巨头的游戏,围绕着算力、数据、算法优化(如混合专家模型Mixture-of-Experts)进行竞争。但微观上,个人或小团队的机会反而更多了,因为它不再需要你重新发明轮子,而是站在巨人的肩膀上。

创新点可以从以下几个维度寻找:首先,数据和知识工程是核心。即使有了通用大模型,如何构建高质量、垂直领域的语料库进行微调,以及如何通过RAG(Retrieval Augmented Generation)等技术将模型与外部知识库高效结合,是极大的价值所在。这意味着你需要成为某个特定领域的专家,去’喂养’和’驯服’大模型。其次,交互方式与用户体验:大模型未来的突破可能不仅仅是生成效果更好,而是在与用户的交互上更自然、更智能、更具情感。这就涉及到心理学、人机交互、甚至艺术设计等跨学科的创新。最后,模型安全与伦理:如何确保大模型的输出是负责任的、无偏见的,并能有效防范滥用,这也是需要大量创新性工作来解决的挑战。所以,虽然算法框架成熟,但围绕LLM的生态系统还有巨大的创新空间等待挖掘。