大模型发展脉络与原理解析:从小白到专家的进阶指南
本文系统介绍了人工智能的起源与大模型的发展脉络,从图灵测试到AlphaGo的重要里程碑。大模型遵循规模定律,通过增加参数、数据和计算资源提升性能,已历经奠基期、规模引爆期和效率与多模态革命期。文章分析了Scaling Law、涌现能力等核心原理,探讨了大模型在思维链推理、语义理解等方面的能力,以及幻觉问题、数据枯竭等挑战,并展望了AI Agent等未来发展方向。
本文系统介绍了人工智能的起源与大模型的发展脉络,从图灵测试到AlphaGo的重要里程碑。大模型遵循规模定律,通过增加参数、数据和计算资源提升性能,已历经奠基期、规模引爆期和效率与多模态革命期。文章分析了Scaling Law、涌现能力等核心原理,探讨了大模型在思维链推理、语义理解等方面的能力,以及幻觉问题、数据枯竭等挑战,并展望了AI Agent等未来发展方向。
一、人工智能背景介绍
1950年 , “计算机之父”和“人工智能之父”艾伦·图灵(Alan M. Turing) 发表了论文《计算机器与智能》 ,这篇论文被誉 为人工智能科学的开山之作。 在论文的开篇 , 图灵提出了一个引人深思的问题: 机器能思考吗? 这个问题激发了人们无尽的想象 ,同时也奠定了人工智能的基本概念和雏形。
在这篇论文中 ,图灵提出了鉴别机器是否具有智能的方法 ,这就是人工智能领域著名的“图灵测试”。 如图所示 ,其基本思想是测试者在 与被测试者(一个人和一台机器)隔离的情况下 ,通过一些装置(如键盘)向被测试者随意提问。进行多次测试后 ,如果被测试者机器让平均每个测试者做出超过30%的误判 ,那么这台机器就通过了测试 ,并被认为具有人类智能。
萌芽:1956年夏天,一场在美国达特茅斯(Dartmouth)大学召开的学术会议,多年以后被认定为全球人工智能研究的起点。2016年初,AlphaGo 与世界顶级围棋选手李世石的人机世纪之战,推动人工智能新浪潮 。
节点:2016年初,IBM在全球大举推出基于IBM Watson的认知计算,Watson的前身是1997年打败国际象棋大师卡斯帕罗夫的 “深蓝”。
未来:在前60年中,人工智能取得了阶段性成果,特别是在自然语言理解、语音识别、图像识别等领域,已经到了实际应用阶段。未来60年会改变生活方式。
二、大模型发展脉络
何为大模型?
大模型并非仅由参数量大来定义,更重要的是它遵循规模定律(Scaling Law):通过增加模型参数、数据集和计算资源,模型性能将获得持续的、可预测的提升。
ScalingLaw本质上是对数据中蕴含的知识的描述,其核心理念是“生成即压缩,压缩即模型通过压缩大量数据,将数据智能的知识嵌入模型参数”。随着数据集中蕴含知识越来越多,所需要掌握知识的模型尺越来越大,模型智能性随之提升。大模型智能性主要源于数据。
1.0 奠基期(~2022年)
GPT-3 诞生 = 人类登月时刻 → 证明“规模=智能”,但成本高昂,仅限少数巨头
2.0 规模引爆期(2023年)
ChatGPT 推出 → 大模型首次进入数亿用户 → 引发全球“参数竞赛”
瓶颈:上下文长度有限 & 推理成本高
3.0 效率与多模态革命期(2024-2025年)
竞争焦点转向更好用、更便宜、更多能
效率革命:量化 & 知识蒸馏 → 小模型也强大
长上下文:从几页纸 → 一本小说(128K窗口)
多模态融合:图像、语音、视频实时交互(GPT-4o)
AI Agent:从聊天机器人 → “数字员工”
什么是世界模型?
- 通过整合多模态数据(视觉、语言、传感器等)构建环境的动态认知。
其核心功能包括:
- 状态表征:理解当前环境状态(如物体位置、物理属性)
- 转移模型:预测状态变化规律(如物体运动轨迹)
- 反事实推理:推测未发生事件的结果
其他定义:输入是任何形式——输出为任何形式的模型。
- 与LLM的区别:
- 世界模型强调对物理规律(重力、碰撞)和时空动态的建模,而非单纯语言关联
- 具备持续学习能力,可适应新场景
- 支持复杂决策规划(如自动驾驶避障)
三、大模型原理分析
Scaling Law:在大型语言模型(LLM)和其他深度学习模型中观察到的一种经验性规律,即模型的性能会随着模型规模(参数量)、训练数据量和计算量(算力)的幂律式增长而可预测地提升。
模型规模: 神经网络的参数量。通常越大越好。模型参数量(千亿→万亿)
训练数据量: 用于训练模型的文本/代码等数据的量。通常越多越好。(TB级→PB级)
计算量: 训练模型所需的浮点运算量。通常越多(训练时间越长/算力越强)越好。(千卡→万卡集群)
涌现能力:当大模型的规模(参数量、数据量、算力)增长到某个临界点(阈值)时,模型突然表现出一些在较小规模模型上不存在、难以预测、且无法通过简单外推较小模型行为来解释的新能力或行为。这些能力看起来像是“突然出现”的。
四、大模型发展思考:模型
能力 | 代表场景 | 价值 |
思维链推理 | 解数学题展示推理步骤 | 解决复杂逻辑问题 |
深度语义理解 | 理解文学作品中的隐喻,与思想 | 人机交互自然化 |
创造性生成 | 写小说/诗歌/商业方案 | 超越模板化的原创输出 |
模型更加通用,更加智能
在 MMLU 测试中达到 GPT-3.5 水平(64.8 分)的模型,其推理成本从 2022 年 11 月的每百万词元 20 美元降至 2024 年 10 月的 0.07 美元(Gemini-1.5-Flash-8B),约 1.5 年内下降超 280 倍。
Epoch AI 估计,根据任务不同,大语言模型的推理成本正以每年 9 至 900 倍的速度下降。
悬而未解的问题:大模型为什么会有幻觉?
从训练方式上看:利用无监督学习技术,使模型能够根据上下文预测下一个词(数据之间的相关关系)。大模型的核心是基于自回归语言建模或填充式语言建模。
它的目标是:在已有上下文的基础上预测下一个 token(自回归模型,如 GPT)基于部分已知文本填充缺失的部分(填充式模型,如 BERT)无论是哪种方式,本质上模型都是在统计学习的框架下,根据训练数据中的概率分布来预测输出。因此,它并不具备真正的理解力,而只是生成在语义上高度符合统计规律的文本。
语言模型并不会验证“事实”,只会生成最可能的文本,模型学习的是数据中的相关关系,而非因果推理关系。
架构缺陷:基于前一个token预测下一个token,这种单向建模阻碍了模型捕获复杂的上下文关系的能力;自注意力模块存在缺陷,随着token长度增加,不同位置的注意力被稀释。
信念错位:基于RLHF等的微调,使大模型的输出更符合人类偏好,但有时模型会倾向于迎合人类偏好,从而牺牲信息真实性。
数据缺陷:数据中捕获的事实知识的利用率较低。数据缺陷分为错误信息和偏见(重复偏见、社会偏见),此外大模型也有知识边界,所以存在领域知识缺陷和过时的事实知识。
大模型真的会思考吗?
更像是以相关的模式去逼近因果推理的方式
复杂推理仍是人工智能面对的难题
尽管通过思维链(Chain-of-Thought)等推理机制的引入显著提升了大语言模型的性能,这些系统仍无法可靠解决本可通过逻辑推理获得确定性答案的问题——包括数学运算和任务规划等,尤其当问题规模超出其训练范 围时。这一缺陷严重影响了人工智能系统的可信度,使其难以胜任高风险场景的应用需求。
大模型发展思考:数据层面
人工智能系统在算法上取得实质性改进的主要驱动力之一,是在越来越大的数据集上扩展模型及其训练。然而,随着互联网训练数据的日益枯竭,人们越来越担心这种扩展方法的可持续性以及数据瓶颈的可能性,因为在这种情况下,规模收益会逐渐减少。
数据会有枯竭的那一天吗?
AI大模型的训练依赖海量数据,如GPT-4等模型消耗的token数量自2020年增长百倍,而互联网文本总量有限(约3100万亿token)。
而互联网上自然文本数据已趋于枯竭,图像数据枯竭稍晚,专业领域数据(医疗、科研)尚未充分开发。
尝试解决方案:
数据不断向高质量数据集发展:多模态、场景多样化,使用AI+人工进行筛选和标注。
使用AI生成数据:这种方法存在局限性,即模型在多次使用合成数据训练后,可能会丢失分布尾部的表征,从而导致模型输出质量下降。
大模型未来如何发展?普通人能从中受益吗?
在科技日新月异的今天,大模型已经展现出了令人瞩目的能力,从编写代码到医疗诊断,再到自动驾驶,它们的应用领域日益广泛。那么,未来大模型将如何发展?普通人又能从中获得哪些益处呢?
通用人工智能(AGI)的曙光:未来,我们可能会见证通用人工智能(AGI)的出现,这是一种能够像人类一样思考的超级模型。它们有可能帮助人类解决气候变化、癌症等全球性难题。这样的发展将极大地推动科技进步,改善人类生活。
个人专属大模型的崛起:想象一下,未来的某一天,每个人的手机里都可能拥有一个私人AI助手。这个助手了解你的喜好,记得你的日程,甚至能模仿你的语气写邮件、回微信。这样的个性化服务将使我们的生活变得更加便捷。
脑机接口与大模型的融合:脑机接口技术的发展,使得大模型与人类的思维直接连接成为可能。未来,你可能只需戴上头盔,心中想到写一篇工作总结”,大模型就能将文字直接投影到屏幕上,实现真正的心想事成。
大模型的多领域应用:大模型就像一个超级智能的多面手,在各个领域都展现出了巨大的潜力和价值。随着技术的不断发展,相信未来大模型还会给我们带来更多的惊喜。赶紧把这篇文章分享给身边的朋友,一起感受大模型的魅力吧!
那么,如何学习AI大模型?
在一线互联网企业工作十余年里,我指导过不少同行后辈,帮助他们得到了学习和成长。我意识到有很多经验和知识值得分享给大家,也可以通过我们的能力和经验解答大家在人工智能学习中的很多困惑。因此,我坚持整理和分享各种AI大模型资料,包括AI大模型入门学习思维导图、精品AI大模型学习书籍手册、视频教程、实战学习等录播视频。
学习阶段包括:
1.大模型系统设计
从大模型系统设计入手,讲解大模型的主要方法。包括模型架构、训练过程、优化策略等,让读者对大模型有一个全面的认识。
2.大模型提示词工程
通过大模型提示词工程,从Prompts角度入手,更好发挥模型的作用。包括提示词的构造、优化、应用等,让读者学会如何更好地利用大模型。
3.大模型平台应用开发
借助阿里云PAI平台,构建电商领域虚拟试衣系统。从需求分析、方案设计、到具体实现,详细讲解如何利用大模型构建实际应用。
4.大模型知识库应用开发
以LangChain框架为例,构建物流行业咨询智能问答系统。包括知识库的构建、问答系统的设计、到实际应用,让读者了解如何利用大模型构建智能问答系统。
5.大模型微调开发
借助以大健康、新零售、新媒体领域,构建适合当前领域的大模型。包括微调的方法、技巧、到实际应用,让读者学会如何针对特定领域进行大模型的微调。
6.SD多模态大模型
以SD多模态大模型为主,搭建文生图小程序案例。从模型选择、到小程序的设计、到实际应用,让读者了解如何利用大模型构建多模态应用。
7.大模型平台应用与开发
通过星火大模型、文心大模型等成熟大模型,构建大模型行业应用。包括行业需求分析、方案设计、到实际应用,让读者了解如何利用大模型构建行业应用。
学成之后的收获👈
• 全栈工程实现能力:通过学习,你将掌握从前端到后端,从产品经理到设计,再到数据分析等一系列技能,实现全方位的技术提升。
• 解决实际项目需求:在大数据时代,企业和机构面临海量数据处理的需求。掌握大模型应用开发技能,将使你能够更准确地分析数据,更有效地做出决策,更好地应对各种实际项目挑战。
• AI应用开发实战技能:你将学习如何基于大模型和企业数据开发AI应用,包括理论掌握、GPU算力运用、硬件知识、LangChain开发框架应用,以及项目实战经验。此外,你还将学会如何进行Fine-tuning垂直训练大模型,包括数据准备、数据蒸馏和大模型部署等一站式技能。
• 提升编码能力:大模型应用开发需要掌握机器学习算法、深度学习框架等技术,这些技术的掌握将提升你的编码能力和分析能力,使你能够编写更高质量的代码。
学习资源📚
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