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大语言模型的发展历程

哈喽~今天咱们来好好唠唠大语言模型。这可不是什么高深莫测的玩意儿，它就在咱们身边，像 ChatGPT、文心一言这些，都是大语言模型的 “明星成员”。咱今天就来扒一扒它的 “老底”。

一、语言模型是个啥？

简单来说，语言模型就是能让计算机 “懂得” 人类语言的模型。它能预测下一个词是什么，也能生成像模像样的句子。就像咱们学外语，刚开始可能只会背单词，后来就能用单词造句，语言模型就是让计算机学会 “造句” 的。

举个例子，输入 “今天天气很”，语言模型就能预测下一个词可能是 “好”、“晴朗” 之类的词。是不是挺神奇的？

二、语言模型的 “进化史”

（一）统计语言模型（SLM）

这算是语言模型的 “老祖宗” 了。它基于统计学，用链式法则来建模句子序列。比如，要计算 “我爱学习” 这句话出现的概率，就得算出 “我” 出现的概率、“爱” 在 “我” 后面出现的概率、“学习” 在 “爱” 后面出现的概率，然后把这些概率乘起来。

用公式表示就是：$p(I,am,fine)=p(I|START)\ast p(am|I)\ast p(fine|I,am)$

但有个麻烦，就是如果有些词组合在训练数据里没出现过，概率就算不出来。这时候就得用 “平滑” 和 “回退” 来解决。平滑就像是给没见过的词也分一点概率，回退则是当高阶模型算不出来时，用低阶模型来代替。

案例：假设我们有 “学生打开书”、“学生打开笔记本” 这两句话，如果要算 “学生打开考试” 这句话的概率，发现 “打开考试” 这个组合没出现过，那就可以用平滑方法，给 “打开考试” 也分配一点概率。

（二）神经语言模型（NLM）

随着深度学习的发展，神经语言模型登场了。它用神经网络来学习词向量，然后预测当前词。比如，用多层感知机（MLP）把单词映射到词向量，再由神经网络预测当前时刻词汇。

它的训练目标函数是：
$$\frac{1}{N}\sum _{i=1}^N\log p\left(w_i\mid w_{i-n},\dots ,w_{i-1}\right)$$

循环神经网络（RNN）也是神经语言模型的一种。它的基本单元是：
$$h_t=\sigma (W_{hx}{x}_t+W_{hh}{h}_{t-1}+b)$$
$$y_t=W_{hy}{h}_t+c$$

它能处理序列数据，就像咱们看文章一样，前面的词会影响后面的词。不过，RNN 有 “短记性”，对离得很远的词的记忆会变弱。

案例：用 RNN 来预测下一个词。比如输入 “我今天吃了一顿”，它会根据前面的词来预测下一个词可能是 “饭”、“美食” 之类的。

（三）预训练语言模型（PLM）

预训练语言模型是在大量语料上进行无监督预训练，然后在特定任务上微调的模型。比如，GPT 系列是自回归语言模型，它能根据前面的词生成后面的词；BERT 是自编码语言模型，它能理解词在句子中的含义。

GPT 的目标函数是：
$$\mathcal{L}=-\sum _{i=1}^n\log p\left(w_i\mid w_1,\dots ,w_{i-1}\right)$$

BERT 的目标函数是：
$$\mathcal{L}=-\sum _{i=1}^n\left(y_i\log p\left(w_i\right)+(1-y_i)\log \left(1-p\left(w_i\right)\right)\right)$$

案例：GPT-3 有 1750 亿参数，经过海量文本预训练，能生成各种文本，像写文章、写代码都不在话下。

（四）大语言模型（LLM）

大语言模型是参数规模更大、经过海量数据预训练的模型。它的特点就是 “大力出奇迹”，能处理各种复杂任务，像问答、生成、翻译等。

案例：ChatGPT 是大语言模型的代表，它能和人进行多轮对话，回答各种问题，还能写故事、写诗。

三、语言模型的 “秘密武器”

（一）模型参数规模

参数规模越大，模型能学到的知识就越多。就像一个学生，读书越多，知识就越丰富。比如，Chinchilla 模型有 700 亿参数，经过 1.4 万亿个词训练，虽然比一些大模型参数少，但性能却很不错。

（二）数据数量和质量

数据就是模型的 “粮食”，没有足够的数据，模型就学不会东西。而且，数据质量也很重要。如果数据里有很多错误，那模型学到的东西也会有问题。

案例：有些语言模型用维基百科、新闻文章这些高质量数据来训练，所以能生成比较准确的文本。

四、未来展望

大语言模型还在不断发展，未来可能会更智能、更高效。它可能会在更多领域发挥作用，像教育、医疗、金融等。