?人工智能大模型的基礎(chǔ)架構(gòu)

老虎說芯|Tiger Chip|

2025-02-27 16:56:39 683

人工智能大模型的架構(gòu)可以從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、核心組件和演進(jìn)趨勢三個層面進(jìn)行解析：
一、基礎(chǔ)架構(gòu)框架 1. Transformer核心：采用自注意力機(jī)制構(gòu)建堆疊層，典型結(jié)構(gòu)包含12-128層（如GPT-3有96層），每層含多頭注意力模塊和前饋網(wǎng)絡(luò) 2. 參數(shù)分布：千億級參數(shù)分布在注意力頭（占比約30%）、前饋網(wǎng)絡(luò)（約60%）及嵌入層（約10%） 3. 并行計(jì)算架構(gòu)：使用張量/流水線/數(shù)據(jù)并行策略，如Megatron-LM采用3D并行訓(xùn)練框架二、關(guān)鍵組件解析

三、訓(xùn)練流程架構(gòu) 1. 預(yù)訓(xùn)練階段：

- 數(shù)據(jù)吞吐：日均處理TB級文本，使用課程學(xué)習(xí)策略逐步增加難度 - 優(yōu)化器：AdamW+混合精度訓(xùn)練，學(xué)習(xí)率余弦衰減 - 硬件配置：數(shù)千塊A100/H100 GPU集群，顯存優(yōu)化技術(shù)如ZeRO-3 2. 微調(diào)架構(gòu)：

- 參數(shù)高效方法：LoRA（低秩適配）僅更新0.1%參數(shù) - 指令微調(diào)：通過人類反饋強(qiáng)化學(xué)習(xí)(RLHF)對齊模型行為四、前沿架構(gòu)演進(jìn) 1. 多模態(tài)融合：如Flamingo模型的感知-語言交叉注意力門 2. 模塊化設(shè)計(jì)：Mixture-of-Experts架構(gòu)（如GPT-4推測使用8-16個專家） 3. 記憶增強(qiáng)：外部知識庫檢索模塊（如RETRO模型的鄰域檢索機(jī)制） 4. 能量效率優(yōu)化：稀疏激活架構(gòu)（如Switch Transformer）五、典型架構(gòu)對比

當(dāng)前架構(gòu)設(shè)計(jì)面臨三大挑戰(zhàn)：

① 注意力復(fù)雜度隨序列長度呈平方增長

② 超長上下文記憶保持（如10萬token以上）

③ 多模態(tài)信號對齊。

最新解決方案包括滑動窗口注意力、狀態(tài)空間模型(SSM)以及跨模態(tài)對比學(xué)習(xí)。理解這些架構(gòu)特征，有助于在具體應(yīng)用中合理選擇模型，例如需要長文本理解時(shí)可選用采用環(huán)形注意力機(jī)制的模型，而多模態(tài)任務(wù)則應(yīng)選擇具有交叉注意力門的設(shè)計(jì)。

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