【LLMs篇】06：Encoder-Only vs Decoder-Only vs Encoder-Decoder

当前大多数大型语言模型 (LLM) 采用 Decoder-only 架构，主要是出于以下几个关键原因：

1. 训练效率和并行化：

• 自回归特性 (Autoregressive): Decoder-only 架构天然适合自回归生成。这意味着模型在生成文本时，每次预测下一个词都只依赖于之前生成的词（以及可选的输入提示）。 这种特性允许模型在训练时进行高度并行化的计算。
• Teacher Forcing: 在训练过程中，可以使用 “Teacher Forcing” 技术。 这意味着，模型在预测下一个词时，不是使用自己上一步生成的词，而是使用真实的、正确的下一个词作为输入。 这种方式可以加速训练，因为每个时间步的计算可以独立进行，不需要等待上一步的预测结果。 这使得模型可以在 GPU/TPU 上高效并行处理整个序列。
• 对比 Encoder-Decoder: Encoder-Decoder 架构（如最初的 Transformer）需要先对整个输入序列进行编码，然后再进行解码。这在训练长序列时效率较低，因为编码阶段无法并行化。

2. 文本生成任务的自然契合：

• 单向生成: 许多文本生成任务（如文本摘要、翻译、问答、对话等）本质上是单向的。 模型只需要根据前面的上下文生成后续文本，不需要对未来信息进行编码。 Decoder-only 架构完美契合这种单向生成的特性。
• 无需双向上下文 (在许多情况下): 虽然在某些情况下双向上下文可能有用，但在许多生成任务中，模型主要依赖于之前的上下文来生成连贯的文本。 Decoder-only 架构通过堆叠多层，已经能够捕获足够复杂的上下文信息。

3. 更简单的架构和实现：

• 组件更少: Decoder-only 架构比 Encoder-Decoder 架构更简单，因为它只需要 Decoder 部分。 这意味着参数更少，模型更容易训练和部署。
• 易于理解和调试: 较简单的架构也更容易理解和调试，有利于研究和开发。

4. 预训练和微调的灵活性：

• 统一的预训练和微调: Decoder-only 架构使得预训练和微调过程更加统一。 预训练阶段，模型在大规模文本数据上进行自回归训练。 微调阶段，模型在特定任务的数据上进行类似的自回归训练。 这简化了整个流程。
• 良好的零样本 (Zero-shot) 和少样本 (Few-shot) 学习能力: 经过大规模预训练的 Decoder-only 模型通常展现出强大的零样本和少样本学习能力。 这意味着模型可以在没有或只有少量特定任务数据的情况下，就能完成一些任务。

5. 与 Prompt Engineering 的协同作用:

• Prompt 作为输入: Decoder-only 模型非常适合与 Prompt Engineering 结合使用。 用户可以通过精心设计的 Prompt 来引导模型生成特定类型的文本。 Prompt 可以作为模型的输入，与模型已经生成的文本一起构成完整的上下文。

总结一下，Decoder-only架构的优势主要体现在：

• 训练效率高，易于并行化。
• 自然契合文本生成任务的单向性。
• 架构简单，易于实现和部署。
• 预训练和微调流程统一，具有良好的零样本/少样本学习能力。
• 非常适合Prompt Engineering。

需要注意的是，这并不意味着 Encoder-Decoder 架构没有用武之地。 在某些特定任务中，例如需要对输入和输出进行双向编码的任务（如文本改写、句子对分类等），Encoder-Decoder 架构可能仍然更具优势。 例如，T5模型就是一个Encoder-Decoder模型，它在某些任务上表现也很好。 但是，对于当前主流的大规模通用语言模型，Decoder-only 架构凭借其上述优势，成为了更受欢迎的选择。

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