大模型原理
Transformer 架構與自注意力機制
????????Transformer 是當前大多數大模型采用的核心架構,由編碼器-解碼器組成,摒棄了傳統 RNN 的順序處理方式。Transformer 中關鍵在于多頭自注意力機制(Multi-Head Self-Attention):對于序列中的每個詞(Token),模型通過計算與其他詞的相關性(注意力權重)來動態聚合信息,從而能夠在一次計算中關注輸入序列的不同位置。多頭注意力通過并行多個注意力“頭”來捕獲不同特征子空間的關聯,大幅提升了模型對長距離依賴的處理能力和并行計算效率。相比 RNN 循環網絡只能順序處理,Transformer 的自注意力機制使其能一次性處理整個序列,從而利用 GPU 并行加速訓練,并取得更好的全局語義建模效果。
預訓練-微調范式
????????大模型通常采用“預訓練 + 微調”的范式。首先在海量通用文本數據上進行無監督預訓練,學習通用語言表示能力;然后針對具體任務進行微調,讓模型適應特定應用場景。預訓練使用的目標通常是語言模型任務(如下一詞預測或填空),讓模型掌握語法、語義常識。而微調階段則在較小的標注數據上訓練,可以是分類、問答等任務的監督信號,使模型的輸出更貼近任務需求。通過預訓練獲取通用知識,再微調專業能力,可以極大提高數據利用效率,避免每個任務都從零訓練一個模型。這一范式已被證明在NLP各任務上效果顯著,也是 GPT 系列、BERT 等模型成功的基礎。現代 LLM 如 GPT-3 預訓練參數上千億(如1750億),而微調只需針對任務的較少數據,調節少量梯度,從而實現**“一次訓練,多次適用”**的高效開發模式。
指令微調(Instruction Tuning)
????????指令微調是一種特殊的監督微調技術,旨在讓大語言模型更好地“聽懂”人類指令。具體做法是收集一系列指令-響應示例(通常由人工編寫或模型生成后人工篩選),然后在預訓練模型上繼續以這些數據進行監督訓練。經過指令微調,模型能夠更遵循用戶意圖,給出更符合指令要求的回答。例如,OpenAI 的 InstructGPT 就是對 GPT-3 進行指令微調的產物,使之相比原始 GPT-3 更善于遵循人類給出的任務說明。類似地,Meta 發布的 LLaMA-2-chat 也是在基礎模型上指令調優而成。指令微調通常被視為對齊(Alignment)過程的第一步,可極大提升模型在人機交互中的實用性——模型不再僅完成句子續寫,而是能夠聽懂諸如“請總結上述文本”等明確指示并執行。
人類反饋強化學習(RLHF)
RLHF(Reinforcement Learning from Human Feedback,人類反饋強化學習)是進一步提升模型對人類偏好契合度的策略。其典型流程包括三步:
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監督微調(SFT):先用人工示范的高質量回答對預訓練模型進行一次微調,獲得初步具備指令遵循能力的模型(如 InstructGPT 的初始模型)。
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訓練獎勵模型(Reward Model):由人工對模型不同輸出進行偏好比較,收集大量偏好數據,然后訓練一個獎勵模型來預測人類偏好評分。獎勵模型以模型輸出為輸入,輸出一個分數來衡量該回答有多符合人類期望。
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策略強化優化:將步驟2得到的獎勵模型作為“環境反饋”,使用強化學習算法(通常采用 PPO,Proximal Policy Optimization)來微調模型參數。策略梯度根據獎勵模型給出的“獎勵”信號調整語言模型,使其朝著人類偏好更高的方向優化。為了防止生成分布驟變,PPO 會限制每次更新的幅度,保證生成質量穩定。
通過RLHF,模型可以學會在遵循指令的同時,產出更讓用戶滿意的回答。OpenAI 的 ChatGPT(GPT-3.5 系列)以及 GPT-4 就應用了RLHF來訓練。值得注意的是,RLHF 的過程復雜、成本高昂,需要大量人工反饋數據和迭代訓練。但其效果顯著:可以糾正模型不良傾向,提升回答的有用性和安全性,使模型“更貼近人意”。
大模型開發與應用
模型微調方法:全量微調 vs LoRA/QLoRA
????????全量微調(Full Finetuning)需要在下游任務上調整模型的所有參數,但對于數十億參數的模型來說訓練開銷巨大且容易過擬合。為提高微調效率,業界提出了參數高效微調方法,其中最常用的是 LoRA(Low-Rank Adaptation)。LoRA 的做法是凍結預訓練模型的大部分權重,僅在每層加入小規模的低秩矩陣作為可訓練參數。訓練時只更新這些低秩適配矩陣,從而以極少的參數調節實現對模型的調優。據實驗,使用 LoRA 對 GPT-3 進行微調時,需訓練的參數量可從1750億降低到約1800萬,大幅降低約 2/3 的顯存占用。LoRA 微調后的模型在特定任務上的表現可媲美全量微調。
????????QLoRA 是 LoRA 的改進變種,全稱為量化 LoRA(Quantized LoRA)。它將基礎模型權重先量化到更低精度(如 4-bit)以減少內存占用,然后在此基礎上施加 LoRA 微調。通過低精度存儲+高精度計算,QLoRA 進一步降低了微調資源需求。例如,有研究使用 QLoRA 在單張 GPU 上成功微調了 65B 參數的模型,但性能幾乎沒有損失。總的來說,LoRA/QLoRA 等高效微調方法讓普通團隊也能在消費級 GPU 上微調大模型,大大降低了應用門檻。
推理加速(ONNX、TensorRT 等)
大模型落地應用時,推理速度和延遲往往是關鍵挑戰。針對推理階段的優化,常用手段包括:
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模型格式優化:將模型轉換為優化的計算圖格式,如 ONNX (Open Neural Network Exchange)。通過 ONNX,可以利用高效的推理引擎(例如 onnxruntime)在不同硬件上加速執行。此外,NVIDIA 的 TensorRT 是針對 GPU 推理優化的庫,可以對模型進行算子融合、內存優化和半精度運算,加速Transformer推理。將模型導出為 TensorRT 引擎后,在支持硬件上常獲得數倍于原生 PyTorch 的推理速度提升。
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算子級優化:利用高性能計算庫或自定義內核,實現 Transformer 中矩陣乘、softmax 等核心算子的優化版本。例如 FlashAttention 優化了長序列注意力計算,大幅減少顯存訪問;又如采用 fused kernel 一次完成多步運算,減少中間內存讀寫。硬件方面,充分利用 GPU 的 Tensor Core 進行 FP16/BF16 運算,也能提升吞吐。
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批處理和并行:將多個輸入打包成批一起推理,以攤薄每次調用開銷。同時,如果有多張 GPU,可按需進行數據并行或流水線并行處理不同請求。此外對于 sequence sampling 這類生成過程,采用并行解碼策略也能一定程度提高效率。
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高效推理服務:使用專門針對大模型優化的推理服務器。例如 Hugging Face 提供的 Text Generation Inference (TGI) 框架,它集成了高效批處理和緩存策略,可用于生產環境的高吞吐部署。又如 vLLM 等方案專門為加速大模型生成而設計(后文詳述)。
綜合運用以上手段,可將大模型的推理延遲和成本顯著降低,使其更適合實際業務部署。
分布式推理與 INT8 量化
當模型體積超出單機顯存時,就需要分布式推理技術。典型方案是 模型并行 或 ZeRO 分片:將模型權重拆分到多塊 GPU 顯存上,每塊負責一部分計算。以 Microsoft 的 DeepSpeed 框架為例,其 ZeRO-Inference 技術能將模型各層權重在多卡間分塊存儲,并在推理時按需交換,從而支持百億甚至千億參數模型的部署。雖然分布式推理會帶來一些通信開銷,但通過流水線并行、異步預取等優化,可以讓多 GPU 協同工作,達到近似單模型的性能。
另一方面,量化技術通過降低參數數值精度來縮減模型體積、加速運算。常用的是 INT8量化,即將權重從32位浮點縮減為8位整數存儲。Intel、NVIDIA 等都提供了高效的 INT8 矩陣乘單元,使得量化后推理速度提升顯著,且內存占用減少 3/4。為了盡量避免精度損失,業界采用“近似無損”的量化方案。例如 LLM.int8() 使用逐列量化并對離群值單獨16位存儲的方法,使模型幾乎不損失性能。實踐表明,對 Transformer 模型進行 INT8 量化后,其在語言理解任務上的困惑度(perplexity)幾乎不變。此外還有更激進的 4-bit 量化,也通過優化策略將性能損失降到可接受范圍。總之,量化是大模型落地的利器,使原本需要多卡部署的模型能夠在單卡甚至CPU上運行,為邊緣設備部署大模型提供了可能。
模型壓縮與蒸餾
為了進一步減小模型尺寸、提升推理速度,可以對大模型進行模型壓縮。常見壓縮技術包括:
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知識蒸餾:利用大模型作為教師,訓練一個參數量更小的學生模型,讓學生模型去模仿教師模型對樣本的輸出分布。通過蒸餾,小模型能吸收大模型的知識,在較低復雜度下達到接近的性能。例如,用一個175B參數的模型指導一個7B模型回答問題,可使小模型性能顯著提升接近大模型水平。
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網絡剪枝:分析模型中哪些權重對最終預測影響不大,將其系數置零(權重剪枝)或者移除相應的神經元/通道(結構剪枝)。剪枝后可減少模型計算量和存儲,但需要在剪枝后對模型進行一定程度微調來恢復性能。
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矩陣因子分解:將模型中的大矩陣(如權重矩陣)近似分解為兩個更小的矩陣相乘,以降低參數數量。這實際上和 LoRA 的思想類似,只不過 LoRA是在保留原權重基礎上附加小矩陣,這里則是替換原權重為分解形式。
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參數共享:讓模型的不同層共享參數(如 ALBERT 模型的做法),或使用循環的塊結構來減少獨立參數數量。
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輕量模型架構:選擇更輕量的架構替代標準 Transformer,如采用更少的層、更小的隱藏維度,或引入高效注意力(sparse attention、線性注意力)來減少計算復雜度。
通過以上技術,可以在盡量保持模型精度的前提下,將模型壓縮到原始大小的一小部分,從而大幅提高推理速度、降低內存占用。這對于在移動端、Web 前端等受限環境中部署大模型尤其重要。不過壓縮往往會犧牲一定性能,需要權衡取舍并針對具體任務驗證效果。
主流大模型對比
當前大模型百花齊放,既有開源社區的成果,也有各大廠的旗艦模型。下面對幾款有代表性的模型進行對比:
模型名稱 | 參數規模 | 上下文長度 | 特點 | 開源情況 |
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GPT-4 (OpenAI) | 未公開(估計數千億) | 8k tokens(32k 擴展版) | 多模態能力(可處理圖像等),推理和代碼能力頂尖,使用RLHF對齊 | ? 非開源,需API調用 |
LLaMA 2(Meta) | 7B/13B/70B | 4k tokens | 純文本模型,開源可商用,性能較上一代提升顯著 | 🔶 開源(附帶許可) |
LLaMA 3(Meta) | 8B/70B;計劃400B+ | 推測4k-8k(更長待公布) | 新一代開放模型,訓練數據量比L2大7倍,8B/70B已超L2表現;據傳400B模型接近GPT-4水平 | 🔶 開源(2024發布,部分平臺提供) |
Mistral 7B | 7B | 4k tokens (支持擴展到16k+) | 法國初創公司模型,小參數下性能優異,訓練高效 | ? 開源(Apache 2.0) |
Mixtral 8×7B | 46.7B(8個專家,共7B×8) | 32k tokens | Mistral 7B 的 MoE 稀疏專家版本,僅使用約12.9B參數/Token推理,推理速度比70B快6倍,性能超LLaMA2 70B并逼近GPT-3.5 | ? 開源(Apache 2.0) |
Claude 3 (Anthropic) | 未公開(估計數百億) | 200k tokens(可擴展至>100萬) | 注重安全性的對話模型,擅長長上下文處理,支持圖像輸入,有不同規模版本(Haiku/Sonnet/Opus) | ? 非開源,需API調用 |
Gemini 1.5 (Google) | 未公開(多專家架構) | 128k tokens(實驗達100萬) | 多模態下一代模型,采用全新 Mixture-of-Experts 架構?,訓練和推理更高效,長上下文能力強 | ? 非開源(云服務提供) |
🔶 部分開源(需遵循發布許可,例如LLaMA 2需接受其社區許可證)。
? 完全開源(通常采用Apache 2.0等許可,無使用限制)。
? 非開源(權重不公開,只能通過API或平臺使用)。
上述模型各有側重。
OpenAI 的 GPT-4 目前在綜合能力上領先,但作為閉源模型使用需付費API且無法自行定制。
Meta 的 LLaMA 系列走開源路線,LLaMA 2 提供了高性能且可商用的基礎模型,已被廣泛用于下游微調;最新的 LLaMA 3 據報道進一步提升了規模和性能,試圖逼近GPT-4水平。
Mistral 7B 展示了小模型的大威力,在7B參數下利用更優的訓練策略達到接近30B模型的效果。其改進版 Mixtral 8×7B 更是采用稀疏專家(MoE)架構,將模型容量擴展至近47B但推理開銷仍似12.9B模型,性價比極高。
Anthropic 的 Claude 3 注重長文本處理和安全,對話風格穩健,提供了高達百萬級的超長上下文窗口。
谷歌的 Gemini 1.5 則代表多模態和稀疏專家結合的新方向,在圖像、文本等多模態理解以及推理效率上都有突破,是下一代通用大模型的雛形。
總體而言,如果追求最高性能和多模態能力,可考慮 GPT-4 或 Gemini 等;如果側重可控性、成本和定制,開源的 LLaMA 系列、Mistral 系列是很好的選擇;而 Claude 3 等提供了長上下文對話的新范式,適合需要超長文檔分析的應用。根據具體應用場景和資源約束,選擇合適的大模型可以事半功倍。
工具鏈與框架使用
大模型的開發和部署離不開完善的工具鏈。以下列出業界常用的庫和框架:
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Hugging Face Transformers:最流行的深度學習模型庫,提供了上千種預訓練模型的接口,涵蓋Transformer加載、訓練、推理的全流程。開發者可以通過
from transformers import AutoModel, AutoTokenizer
等簡單命令獲取如 GPT-2、BERT、LLaMA-2 等模型。它支持 PyTorch 和 TensorFlow,并集成了Tokenizers快速分詞等工具,非常適合快速驗證和Fine-tuning模型。在 Hugging Face Hub 上還能找到豐富的社區微調模型和數據集資源。 -
DeepSpeed:由微軟推出的訓練加速庫,專注于大模型的分布式訓練和內存優化。其 ZeRO 技術將優化器狀態、梯度和模型參數切分到多GPU,極大降低單卡顯存占用,曾用于訓練高達數千億參數的模型。對于推理,DeepSpeed-Inference 也提供了異步流水線和張量并行方案,加速大模型推理。總之,當需要訓練/部署超大模型時,DeepSpeed 是重要利器。
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vLLM:一種高性能的開源推理引擎,專為LLM服務優化。vLLM 的核心創新是 PagedAttention 方法,將注意力的KV緩存分頁管理,類似操作系統的虛擬內存機制?medium.com。這一機制顯著減少了長上下文時的內存浪費,使多請求并發處理更加高效?medium.com。實測顯示,vLLM 在實際基準中吞吐量比直接使用 Transformers 提升14~24倍,即使對比經過優化的TGI服務器也快約3.5倍?medium.com。因此,在需要同時處理大量生成請求的場景(如聊天機器人服務)中,vLLM 可在相同硬件下支撐數倍的并發用戶,提高性價比。
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Text Generation Inference (TGI):Hugging Face 提供的開源推理服務框架,專門針對文本生成模型部署。TGI用C++后端實現了高效的批量調度和推理,支持FP16量化、并行計算等優化,可大幅提升Transformer模型在服務端的吞吐,滿足生產級高并發需求。它還支持多模型托管和HTTP API接口,方便與現有系統集成。許多開源模型的Demo(包括LLaMA-2官方Demo)即基于TGI搭建。
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OpenAI API:對于OpenAI提供的 GPT-3.5、GPT-4、DALLE 等模型,開發者可以使用其云端API。通過 RESTful 接口,后端服務器可以直接調用這些強大的模型生成內容,而無需自行部署模型。OpenAI API 提供流式輸出、參數調控等功能,使用便捷。但需要注意請求費用和速率限制。在敏感數據場景下也需考慮將提示經過脫敏處理后再發送,以保護隱私。總體來說,當不方便自行訓練或部署模型時,調用云服務API是快速集成大模型能力的方式。
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LangChain:一個用于構建由LLM驅動的應用的編排框架。LangChain 提供了標準化接口來連接語言模型與外部工具/數據。開發者可以用 LangChain 將 LLM 同數據庫、互聯網搜索、計算引擎等組合,使模型具備調用工具的能力。例如,可以讓模型自動檢索知識庫以回答專業問題,或分步執行規劃任務。LangChain 還支持記憶機制和對話狀態管理,非常適合構建多輪對話代理、自動化助手等。此外,LangChain 對各大模型(OpenAI, HF Transformers 等)都提供兼容封裝,在實驗不同模型和提示模板時極其方便。總之,當需要開發復雜的鏈式Prompt流程或讓模型執行復雜操作時,LangChain 是首選框架。
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LlamaIndex (GPT Index):一個旨在將LLM與自有數據結合的數據框架。LlamaIndex 提供簡潔的接口來將文檔、數據庫等構建為索引,以便后續讓LLM檢索和利用。典型用法是:先用 LlamaIndex 將企業內部文檔解析成向量索引,然后通過一個檢索增強的Prompt,讓 LLM 在回答問題時先從索引中提取相關信息。這樣模型就能利用最新的或私有的知識,而不局限于訓練語料中固有的內容。LlamaIndex 支持多種向量數據庫和數據源插件(超過300種集成)。對于構建知識庫問答、企業搜索助手等應用,LlamaIndex 能極大簡化開發工作,免去繁瑣的手動切分文檔、向量搜索流程。
以上工具鏈覆蓋了模型層、服務層和應用層。在實際項目中,可以將它們組合使用:例如用 Hugging Face 提供預訓練模型 + LoRA 方法微調,然后借助 DeepSpeed 將模型部署在多卡集群上,推理時使用 vLLM/TGI 提升吞吐,應用端通過 LangChain 編排模型與業務數據交互。這套組合拳能夠加速大模型從開發到落地的全流程。
最新熱點技術
監督微調 (SFT) 與直接偏好優化 (DPO)
**SFT(Supervised Fine-tuning)**指利用高質量的人類標注數據對大模型進行監督微調,是對齊過程中最基礎也最重要的一步。比如為讓模型學會回答問題,先用人類撰寫的大量問答對來微調模型;為讓模型遵循安全準則,則用包含正確信號和錯誤示范的數據來訓練模型區分對錯。SFT 后模型基本具備按人類意圖輸出的能力,也是后續RLHF的起點。
DPO(Direct Preference Optimization,直接偏好優化)是2023年提出的新方法,旨在不用強化學習也能讓模型對齊人類偏好。DPO把偏好對比數據直接融入損失函數進行優化:給定同一提示下的好回答 y^w和差回答 y^l,讓模型直接優化其對 y^w概率高于 y^l。這樣無需訓練復雜的獎勵模型和用RL算法迭代,直接通過簡單的交叉熵損失即可完成偏好對齊。實驗證明,DPO 的穩定性和效果與傳統RLHF相當,在某些設置下甚至更好。由于省去了強化學習的不穩定性,DPO 備受關注。此外還有 IPO(Identity Preference Optimization)等改進,在損失中加入正則項避免過擬合偏好數據。總之,DPO 提供了一種更直接高效的模型對齊手段,有望降低大模型微調對齊的技術難度。
稀疏專家模型 (MoE)
Mixture of Experts (MoE) 模型是提升模型容量的一種架構創新。傳統 Transformer 是一個密集模型,所有輸入都經過相同的全量參數處理;而 MoE 將模型劃分為多個“專家”子網絡,每個輸入token由一個路由器動態選擇其中一部分專家計算?。例如,Mixtral 8×7B 中有 8 個專家,每層每個token只激活其中2個專家,最終每個token只使用約12.9B參數計算輸出?。這樣模型總參數達46.7B,但單次推理只需調用一小部分專家,等效開銷類似于一個13B參數模型。MoE 的好處是:在增加總參數量(提高模型潛在表示能力)的同時,推理和訓練的計算成本增長有限。這使得模型可以“更大更聰明”而不會完全被算力拖累。Google 最早在 Switch Transformer 中驗證了 MoE 的威力,而近期 Google Gemini 1.5 更是采用了新的 MoE 架構作為突破?。MoE 模型在預訓練速度上也更快,因為每個batch可以并行利用不同專家。不過,MoE 也有挑戰:通信開銷增大、訓練不穩定(需要特殊的路由器損失來均衡專家負載)、部署時需要加載所有專家(內存占用高)。即便如此,稀疏專家作為模型擴展的前沿方向,越來越受到關注。開源社區的 Mixtral 系列證明了小團隊也能訓練成功 MoE 大模型。未來我們可能看到更多采用 MoE 技術的新模型,實現參數規模和推理效率的“雙贏”。
自主 Agent 技術 (AutoGen、CrewAI 等)
隨著大模型在決策和推理上的能力增強,Agent(智能體)技術成為熱點。這里的 Agent 指由大模型驅動的、自主執行任務的人工智能角色。Agent 可以通過調用工具、與環境交互甚至與其他 Agent 對話來完成復雜目標。例如,微軟研究推出的 AutoGen 框架,允許開發者構建多智能體對話系統:多個 LLM Agent 彼此對話協作,分工解決問題。每個 Agent 可以有不同角色(如一個擅長規劃、一個擅長計算),他們能相互發送消息、調用外部API,最終聯合完成用戶交付的任務。AutoGen 提供了基礎設施讓開發者用自然語言或代碼來定義這些 Agent 的行為模式和交互流程。這種多智能體的設計在代碼生成、復雜問答、多步驟推理等場景展示出很強的效果。
另一個概念是 CrewAI,顧名思義讓一組 AI 作為“團隊(crew)”協同工作。它與 AutoGen 思想類似,都屬于 Agent Orchestration(智能體編排)技術的一種探索。通過 CrewAI,可以預設一系列專家型 Agent,各自有特定技能(如翻譯、繪圖、推理),當收到任務時由一個調度Agent將子任務分配給合適的成員,然后匯總結果。這有點類似人類團隊分工合作,提高了AI系統處理復雜任務的可靠性和效率。雖然具體實現細節各異,但 AutoGen、CrewAI 等代表了一股趨勢:將單一的大模型升級為多個智能體組成的自治系統。這使得AI不再被動回答單個指令,而是能自主決策、多步執行,解決更復雜的問題。在面向未來的應用中,Agent 技術有望與大模型結合,打造出更智能的自動化助手和決策系統。
企業級落地趨勢:RAG、私有部署與多租戶架構
隨著大模型技術成熟,企業界正積極將其引入各類業務場景。然而,與消費級應用不同,企業落地需要考慮數據私密、部署成本、多用戶服務等特殊需求。以下是當前企業應用大模型的幾大技術趨勢:
1. 檢索增強生成(RAG)系統優化
企業中很多應用需要模型結合企業內部知識庫進行問答或分析。例如客服機器人要引用產品手冊內容回答客戶問題,法律檢索要引用法規條文。這些場景適合采用RAG架構:將企業知識以向量數據庫或全文檢索形式存儲,LLM每次根據用戶問題檢索相關內容,再基于這些內容生成回答。這樣既避免模型“胡編”公司內部數據,又可動態更新知識庫以確保時效性。當前重點在于優化RAG各環節以提升準確性和效率:
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更好的檢索:針對企業領域,使用領域定制的embedding和語義搜索提升相關性。例如面向醫療領域的問題,采用專門微調的向量模型來獲取更準確的語義相似度。還可結合知識圖譜或結構化數據庫提高精確度。
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檢索-生成融合:采用檢索-重排-閱讀三段式架構。檢索器先找若干候選文檔片段,然后通過一個小的重排序模型按照與問題的匹配度重新排序?databricks.com(可訓練),最后LLM閱讀排名靠前的片段作答。這樣能過濾掉部分不相關材料,減少模型負擔,提高答案質量。
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減少上下文長度壓力:傳統RAG將檢索結果簡單拼接在Prompt中,長度過大時效果變差。為此有研究將檢索到的信息通過工具調用方式提供給模型,而非生硬拼接。例如,通過OpenAI函數調用,先把資料傳給模型一個tool函數,模型需要某段資料時才調用,這樣模型不會被過多無關信息干擾。此外,一些壓縮上下文的方法(摘要、知識三元組抽取等)也在應用,幫助模型更高效地利用檢索結果。
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結果引用與可解釋:企業很看重輸出結果的可溯源性。因此RAG系統通常會讓模型給出回答同時附上引用來源(如文檔名或鏈接)。像微軟Bing Chat那樣,在答案句子后加上來源編號?arxiv.org。這要求模型在Prompt設計和后處理上進行引導。通過few-shot示例或特殊標記,引導模型將引用文檔整合到回答中。這增強了回答的可信度,也方便人工審核。
2. 私有化部署的新方法
許多企業出于數據安全和合規要求,傾向于在本地或專有云部署大模型,而非調用公共API。這就需要解決模型落地成本和性能問題。最新的趨勢有:
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開源大模型定制:企業往往選擇開源模型(如LLaMA?2、Mistral等)作為基礎,在自己的數據上進行輕量微調或LoRA增量訓練。這樣模型權重完全可控,不存在數據外泄風險。例如,一家法律咨詢公司用LLaMA?2微調了內部法律問答數據,得到一個懂本地法規的對話模型,內部部署服務律師們使用。
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高效微調方案:為降低私有數據微調成本,諸如LoRA、QP-Tuning等參數高效微調方法被廣泛采用。只需調優模型很小一部分參數,就能讓模型掌握企業專屬知識或風格。比如LoRA僅插入低秩權重,內存開銷很小,這使得在一臺普通GPU上也能微調數十億參數模型。
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數據不出本地:一些云廠商提供把模型“帶到數據”而非“數據送上云”的方案。例如微軟Azure的認知服務支持在本地私有環境運行OpenAI模型推理,保證輸入輸出不經微軟服務器。OpenAI 也推出了ChatGPT Enterprise版,承諾不將客戶數據用于訓練模型,并提供專用隔離的推理實例。這樣企業可以用上強大模型,又滿足合規要求。
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軟硬件一體優化:NVIDIA、Intel等紛紛推出針對本地大模型推理的解決方案。比如NVIDIA的NeMo框架與TensorRT優化,可將模型壓縮并充分利用GPU張量核心,實現本地最高效推理;Intel 則通過OneAPI和優化庫讓大模型在CPU上運行更快,方便部署在CPU服務器上。甚至有硬件創業公司推出“大模型推理加速卡”,企業將其插入現有服務器即可提升模型運行效率。這些降低了私有部署的硬件門檻。
總之,如今**“大模型私有化”**已成為熱門服務方向,從完整開源解決方案到廠商定制方案應有盡有。企業可以根據自身需求選擇:要絕對離線安全,可以用開源模型+自主部署;對模型能力要求極高,也可采購廠商私有云實例,總之靈活性顯著提高。
3. 多租戶推理架構: 企業經常需要讓一個模型服務多個應用或客戶,而這些用戶的會話彼此隔離、并發進行。這就需要支持多租戶(Multi-tenant)的推理架構,既高并發又無數據串擾。為此,開發高效的多會話調度和隔離技術非常關鍵。
如前文推理加速部分提到的,vLLM等引擎本身就是為多租戶場景設計的:通過PagedAttention和連續批處理,使得單機就可以高效處理眾多并發請求。這對企業內部服務多個部門、每部門都有各自的對話上下文,非常實用。在多租戶場景下,要確保:
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數據隔離:每個會話的歷史和機密信息不會泄露到別的會話的上下文中。底層實現上KV緩存分頁等機制天然提供了隔離?。此外,服務端還需嚴格在軟件上隔離不同API調用者的身份和上下文。
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資源公平與限流:防止某一租戶大量請求占滿全部算力。可以在架構上對每個租戶設定QPS上限或優先級調度。例如為付費更高的客戶保證更低延遲。像Transformer Serving框架(HuggingFace TGI等)都提供多隊列、多worker的設計,以支持多租戶服務。
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伸縮性:當租戶增加,請求量猛漲時,架構可以水平擴展(加機器)或垂直擴展(上更強GPU)來應對。這需要無狀態或輕狀態的服務設計。許多企業將模型封裝成容器,由Kubernetes等編排,以便根據負載自動擴縮容,實現彈性服務。
目前的解決方案包括:開源的text-generation-inference(TGI)服務器,可高效批量調度多個生成請求;微軟的 ORTInference 加強版,能夠在CPU上并行多個推理;以及云廠商的托管服務(如AWS Bedrock、Azure OpenAI)本身為多租戶設計,開發者只需調用API即可。對于自行部署,vLLM是上佳選擇,其論文在SOSP?2023中詳細闡述了如何實現23倍吞吐提升同時降低P50延遲。通過這些技術,即使面對高并發訪問,企業也能讓模型保持穩定快速響應。
MCP
1. MCP是什么?
Model Context Protocol (MCP) 是由Anthropic開發的開放協議,用于標準化AI助手(如Claude)與外部數據源和工具之間的交互。它提供了一個統一的接口,讓AI能夠安全、高效地訪問各種資源。MCP協議通過標準化模型之間的上下文交換,使得不同的模型可以理解彼此的意圖、狀態以及所需的信息,達到更高效的協同工作。
2. MCP的主要組件
[AI Assistant]host <-> [MCP Client] <-> [MCP Server] <-> [External Resources]
- MCP Server: 提供數據或功能的服務端
- MCP Client: AI助手和服務器之間的通信橋梁
- MCP Host: 托管AI助手的環境(如Claude Desktop應用)