【DeepSeek原理学习1】MOE

MOE

混合专家模型，解决的问题是确定计算量的情况下如何训练更大的模型？即参数增加但是计算量不增加。

方法：将FFN层替换成MoE层，每个MoE层有一些专家网络和一个路由网络组成。

专家层：每一个专家就是一个前馈的网络。

路由层：根据输入token选择激活哪些专家。

负载均衡问题：避免token总是偏向选择某一个专家。

DeepSeek的MoE（专家混合模型）旨在通过智能分配计算资源来提升深度学习模型的效率和泛化能力。其核心作用是利用动态路由机制，智能地将输入数据分配到最匹配的专家网络，以实现更为精确的特征提取和任务处理。

其主要优化在于以下三方面：

专家划分：不同于传统 MoE 中专家都是独立的设计，DeepSeekMoE 引入了共享专家的概念。共享专家负责处理所有 token 的通用特征，而路由专家则根据 token 的具体特征进行动态分配。这种分工不仅减少了模型的冗余、提高了计算效率，还使得模型能够更好地处理不同领域的任务。稀疏激活机制：与传统的稠密模型不同，DeepSeekMoE 采用了稀疏激活机制，即每个 token 只会激活少数专家。这种机制不仅降低了计算开销，还使得模型能够更灵活地处理不同类型的输入，特别是在需要高度专业化知识的场景中。

负载均衡：为避免路由崩溃，即对专家的选择有明显的倾向，使用动态偏置来代替损失函数来动态负载均衡。动态偏置调整：在训练过程中，DeepSeekMoE 会监控每个专家的负载情况。如果某个专家的负载过高，系统会自动降低其偏置项，从而减少该专家的激活频率。为关注局部级的负载均衡（即针对单个 batch 或单个节点的专家分配情况）。

路由机制：路由机制的实现依赖于一个由参数化学习趋动的路由器。在代码中门控使用swiglu实现的。

①. 门控网络/路由机制的完整工作流程：

首先计算路由概率p（如0.65和0.8），用于选择FFN专家

然后生成一个门控值（图中用虚线表示）

这个门控值会与选中的FFN专家的输出相乘

②. 门控值的作用：

用于调节FFN专家输出的强度

可以看作是对专家输出的一个加权因子

通过门控机制可以实现更平滑的输出

③. 门控网络/路由机制整体流程：

最终输出 = 选中的FFN专家的输出 × 门控值（虚线表示的值）

这种双重机制（路由概率 + 门控值）使得模型既能够选择合适的专家，又能够灵活地控制专家输出的影响程度。

 DeepSeek结构图 

具体实现过程中，会将备选专家进行分组，然后选出前几组，然后再从前几组中选出指定激活专家的数量。这样做的主要目的也是为了更好的负载均衡同时增加随机性。

代码：基础函数（topk、scatter_、unsquence、gather、bincount、where） M

参考说明

全网最细！DeepSeekMoE：从算法原理到代码实现_哔哩哔哩_bilibili