人人都能懂的大模型知识:大模型预训练/微调/rag/蒸馏

在DeekSeek R1的论文中提到,通过蒸馏让QWen等模型获得了同等的效果。

那么,什么是蒸馏?

2014年,Geoffrey Hinton在 Distilling the Knowledge in a Neural Network 中提出知识蒸馏的概念:即将一个复杂的大模型(Teacher Network)上学习到的知识迁移到另一个更适合部署的小模型上(Student Network)。

小模型通过学习大模型的行为和知识,可以在保持小模型低计算量、高性能的同时,获得可以类比大模型的产出效果。

比如用DeepSeek蒸馏后的7B模型,DeepSeek-R1-Distill-Qwen-7B 在2024 年美国数学邀请赛(AIME)中首次答题正确率达到 55.5% ,超过了 QwQ-32B-Preview 模型。

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蒸馏的几种常见方式

如何教?有几种方式:

  • Response-based distillation 基于输出的蒸馏;

  • Feature-based distillation 基于特征的蒸馏;

  • Relation-based distillation 基于关系的蒸馏。

基于输出的蒸馏

对于输入数据,教师模型输出了结果(可以是一个值,也可以是个概率分布),学生模型通过模仿这种概率分布来学习。

以下图的手写数字识别任务为例,教师模型给出了一个概率分布的结果(称之为软目标),即这张图是0-9的概率分别有多大。这样,学生模型就可以模仿教师模型的概率输出,从而让自己的行为更贴合教师模型。

和只给出最终答案“这张图是数字几”(硬目标)相比,概率分布给出了更多的信息量:以下图左为例,教师模型给出了图片挺像3;下图右,教师模型给出了图片是2,但也像7,这些额外的结果信息都能够让学生模型习得更多。

但是,这种基于输出结果的知识蒸馏,由于只利用了教师模型最终输出的知识,但是没有捕获过程思考,所以并不适合需要复杂决策和特征提取的任务。

基于关系的蒸馏

对于输入数据,教师模型给出了一系列样本的输出,学生模型需要学习教师模型输出之间的相对关系。

如上图所示,基于输出的蒸馏是点对点的,即学生模型用自己的结果1、2、3去分别拟合教师模型的结果1、2、3。

而基于关系的蒸馏是形对形的,学生模型自己的结果1、2、3彼此间的关联结构,去拟合教师模型的结果1、2、3的关联结构。

基于特征的蒸馏

对于任务,教师模型给出了某个中间层或多个中间层的内部特征供学生模型学习。

相较于基于输出的蒸馏,基于特征的蒸馏很显然向前推进了一个环节,给学生模型提供了更多的可参考信息。

如果教师模型和学生模型采用了相同和相似的架构,就更容易应用基于特征的蒸馏。

蒸馏 vs 微调 vs RAG

从概念上来看:

  • 蒸馏是知识从教师模型→学生模型的迁移;

  • 微调是模型在特定标注数据集上的早学习;

  • RAG(Retrieval Augmented Generation,检索增强生成)是大模型和信息检索系统的结合。

如果我们用 客服工作上岗过程 来打比方:

  • 微调(自学成才),给出一本客服上岗SOP让新人自学,考试合格后上岗;

  • 蒸馏(名师授课),资深的客服专家(教师模型)教课,不仅给出各种情况下该如何回复,还给出分析过程让新人理解的更深刻。

  • RAG(边干边学),给出一本产品手册,让新人基于产品手册的查询和自己的理解(模型已有的知识),来给用户反馈。

一个极端的情况,如果蒸馏过程中,教师模型只给出了硬目标(结果)来训练学生模型,不给出软目标(概率分布)或特征(过程值),那么这个蒸馏过程基本上和微调是类似的。

在读论文和资料的过程中,还发现有几个有意思的点:

1、微调大模型再蒸馏小模型 比 直接微调小模型的效果更好;

即,先让名师先琢磨透考试大纲再教给学生,比学生直接研究考试大纲的效果要好。

2、蒸馏 和 微调的效果取决于学生模型的聪明程度,聪明的模型可以学得更好。

同样以DeepSeek的蒸馏模型为例,32B的Qwen和70B的Llama表现相仿。

DeepSeek-R1-Distill-Qwen-32B 在 2024 年美国数学邀请赛(AIME)中首次答题正确率达到 72.6%,在 MATH - 500 测试中首次答题正确率达到 94.3%,显著超越了其他开源模型。

DeepSeek-R1-Distill-Llama-70B 在 2024 年美国数学邀请赛(AIME)中首次答题正确率达到 70.0%,在 MATH - 500 测试中首次答题正确率达到 94.5%,为密集型模型创造了新纪录。


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最后,感谢每一个认真阅读我文章的人,礼尚往来总是要有的,下面资料虽然不是什么很值钱的东西,如果你用得到的话可以直接拿走:

<think>嗯,用户之前问过大模型蒸馏技术,现在又想知道如何训练某个细分领域的大模型。可能他们想深入应用大模型到特定领域,比如医疗、法律或者金融之类的。首先需要确定用户的具体需求,比如他们有没有足够的数据,计算资源如何,或者有没有特定的性能要求。 用户可能是开发者或者研究人员,打算在自己的领域内训练一个专用模型。他们可能已经了解了一些基础的大模型知识,比如蒸馏技术,现在想进一步知道如何从头开始或者微调一个模型到细分领域。 需要考虑到细分领域训练的几个关键点:数据准备、模型选择、微调策略、评估和优化。用户可能关心数据不足怎么办,如何选择预训练模型,以及如何调整训练参数。比如,在数据方面,可能需要领域内的文本,如医学论文、法律文件,并且要处理数据的质量和标注问题。模型选择方面,可能需要根据领域特点选择适合的架构,比如BERT适合文本分类,GPT适合生成任务。 另外,用户可能想知道如何应对计算资源的限制,比如使用参数高效微调方法(LoRA、Adapter),或者分布式训练。还有评估方法,需要领域相关的评估指标,比如在医疗领域可能需要专业术语的准确性。 可能需要提醒用户注意数据隐私和伦理问题,特别是在处理敏感领域数据时。另外,模型部署后的监控和持续优化也是需要考虑的。用户可能还关心实际应用中的挑战,比如模型泛化能力、处理领域特有的术语和结构等。 总之,回答需要覆盖数据准备、模型选择与微调、训练技巧、评估优化以及实际挑战,同时结合之前的蒸馏技术,可能可以提到在资源受限时如何结合蒸馏来优化模型。确保信息结构清晰,步骤明确,帮助用户系统性地了解训练细分领域大模型的过程。</think>训练某个细分领域的大模型(如医疗、法律、金融等)需要结合领域特性、高质量数据、算法优化和算力资源。以下是关键步骤和策略: --- ### **1. 明确目标与领域需求** - **定义任务**:确定细分领域的具体任务(如文本生成、分类、问答、信息抽取等)。 *例如:医疗领域的病历分析、药物相互作用预测;法律领域的合同审查、案例检索。* - **性能指标**:选择适合领域的评估指标(如准确率、F1值、BLEU、ROUGE等)。 *例如:医疗问答需关注术语准确性,法律文本生成需符合严谨性。* --- ### **2. 数据准备与处理** #### **(1)领域数据收集** - **来源**: - 公开数据集(如PubMed论文、法律判决书、金融年报)。 - 爬取领域网站或专业数据库(需注意合规性)。 - 企业私有数据(如患者病历、合同文本)。 - **数据量要求**:细分领域通常数据较少,需至少数千至百万级样本(依任务复杂度而定)。 #### **(2)数据清洗与标注** - **清洗**:去除噪声(如乱码、重复文本)、标准化术语(如统一医学缩写)。 - **标注**: - 若任务需监督学习(如分类、NER),需人工或半自动标注。 - 利用领域专家辅助标注(如医生标注疾病标签)。 - **数据增强**:通过回译、同义词替换、模板生成等方式扩展小样本数据。 #### **(3)构建领域词典** - 提取领域核心术语(如化学分子名、法律条款),用于改进分词和模型理解。 --- ### **3. 模型选择与预训练** #### **(1)选择基座模型** - **通用大模型**:基于任务类型选择合适架构: - **生成任务**:GPT-3、LLaMA、Bloom。 - **理解任务**:BERT、RoBERTa、DeBERTa。 - **领域适配模型**:优先选择已在类似领域预训练的模型(如BioBERT用于医疗、Legal-BERT用于法律)。 #### **(2)领域自适应预训练** - **继续预训练(Continual Pre-training)**: 在领域数据上进一步训练通用模型,使其适应领域语言模式。 *示例*: ```python # 使用Hugging Face库继续预训练BERT from transformers import BertForMaskedLM, BertTokenizer model = BertForMaskedLM.from_pretrained("bert-base-uncased") tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained("bert-base-uncased") # 加载领域文本数据集,进行MLM任务训练 ``` - **混合训练**:将通用语料与领域语料结合,防止灾难性遗忘。 --- ### **4. 微调(Fine-tuning)策略** #### **(1)任务微调** - 在领域标注数据上微调模型,适配下游任务。 - **学习率调整**:使用较小学习率(如1e-5到1e-6),避免破坏预训练知识。 - **分层学习率**:对模型底层(通用知识)用更低学习率,顶层(任务相关)用更高学习率。 #### **(2)参数高效微调(PEFT)** - **LoRA**:在模型层插入低秩适配器,仅训练少量参数。 - **Adapter**:在Transformer层间添加轻量模块。 - **提示微调(Prompt Tuning)**:通过调整输入提示词引导模型输出。 *适用场景:数据稀缺时减少过拟合风险。* #### **(3)多任务学习** 同时训练多个相关任务(如医疗问答+实体识别),提升模型泛化能力。 --- ### **5. 领域知识注入** - **知识图谱融合**: 将领域知识图谱(如疾病-症状关系、法律条款关联)与模型结合: - 在输入中拼接实体嵌入。 - 设计图谱增强的损失函数(如实体关系一致性约束)。 - **外部检索增强**: 模型生成时调用领域数据库(如医学文献库),提升结果可信度(类似RAG架构)。 --- ### **6. 训练优化技巧** - **硬件与分布式训练**: - 使用多GPU或TPU加速(如DeepSpeed、Megatron-LM)。 - 混合精度训练(FP16/FP32)节省显存。 - **对抗训练**:添加领域相关的对抗样本(如医疗文本中的罕见术语缩写),提升鲁棒性。 - **课程学习(Curriculum Learning)**: 从简单样本(如短文本)到复杂样本(长文本+多标签)逐步训练。 --- ### **7. 评估与迭代** - **领域专项测试集**:构建涵盖领域边缘场景的测试数据(如罕见病例、特殊法律案例)。 - **人工评估**:邀请领域专家对生成结果打分(如法律条款生成的严谨性)。 - **持续学习**:定期用新数据更新模型(如新颁布的法律法规)。 --- ### **实例:训练医疗问答大模型** 1. **数据**:收集PubMed论文、患者问答记录、疾病知识库。 2. **模型**:基于BioBERT继续预训练,融入医学术语。 3. **微调**:在QA数据集上微调,结合症状-疾病关系图谱。 4. **部署**:通过API提供诊断建议(需结合医生审核机制)。 --- ### **挑战与注意事项** 1. **数据隐私**:医疗、法律等领域数据需脱敏处理,符合GDPR等法规。 2. **领域特殊性**: - 法律模型需严格避免“编造法条”。 - 金融模型需考虑实时数据(如股价)的影响。 3. **算力成本**:训练百亿参数模型需数千GPU小时,可考虑云服务或模型压缩(蒸馏、量化)。 通过结合领域知识、数据工程和算法优化,细分领域大模型可实现专业场景的高效赋能(如智能问诊、合同审核),但需平衡效果、成本与合规性。
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