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什么是基础模型?

探索推动生成式 AI 热潮的关键技术
Javier Canales Luna
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BERT、GPT-3、DALL-E 2、LLaMA、BLOOM;自ChatGPT 发布以来,这些模型一直是我们所见 AI 革命中的明星。它们有什么共同点?您猜对了:它们都是基础模型。

基础模型是 AI 领域的最新进展。这类模型基于旨在优化输出通用性与多样性的算法构建而成。它们以大规模神经网络为基础,通常在来源广泛且数据量巨大的语料上进行训练,以完成各种下游任务,其中包括一些并非针对性开发和训练的任务。

基础模型的普及,正在搅动关于“弱人工智能(Narrow AI)与通用人工智能(AGI)”的经典争论,也被称为强人工智能。弱人工智能是指为特定任务设计、无法在既定范围之外执行任务的 AI 系统。相较之下,AGI 是一种假设中的 AI 系统,能够像人类一样在广泛任务中理解、学习并应用知识。

虽然基础模型仍无法像人类那样思考,但它们已带来突破性成果,让我们更接近 AGI 的门槛。这也是数据专业人士和非专业人士都应熟悉这些模型的原因。

如果您是入门者,我们的AI 基础技能路径将帮助您全面了解下一代 AI 模型。若您已有相关技能,我们的生成式 AI 项目文章可让您检验所学。

让我们更近一步了解基础模型!

什么是基础模型?关键概念解析

“基础模型”这一术语出现较晚,且与其他常见概念(如生成式 AI、Transformer 以及大型语言模型 LLM)有所重叠。

不过,AI 术语仍在不断演化。以下是一些定义,助您在快速发展的 AI 领域中理清脉络:

  • 生成式 AI。这是一个广义术语,用于描述以生成内容为主要功能的 AI 系统,与那些为分类、预测等其他任务而设计的 AI 系统相对。
  • Transformer(转换器)。Transformer 颠覆了深度学习领域,它为更高效地处理序列数据提供了创新架构。Transformer 尤其适合处理文本,因此成为自然语言处理(NLP)和自然语言生成(NLG)领域的基石。不过,Transformer 也已成功应用于图像等其他数据类型。
  • 大型语言模型。LLM 是用于建模和处理人类语言的 AI 系统。Transformer 是 LLM 的底层技术。之所以称为“大型”,是因为它们拥有数亿甚至数十亿参数,并在海量文本语料上进行预训练。
  • 基础模型。用于定义旨在产生广泛且通用输出的 AI 模型的广义术语。它们能够胜任多种任务与应用,包括文本、视频、图像或音频生成。此类模型的一个显著特征是既可作为独立系统使用,也可作为其他应用的“基础”。例如,名为 GPT 的 LLM 就是 ChatGPT 的基础模型。

基础模型如何工作?

无论基础模型被设计来完成何种任务、使用何种类型的数据进行训练,其底层技术都是 Transformer。

由谷歌研究人员于 2017 年提出,Transformer 为处理序列数据(主要是文本)提供了不同于传统循环神经网络(RNN)和卷积神经网络(CNN)的途径。

Transformer 通过预测序列中的下一个词来生成连贯的响应。该过程依赖一种称为“注意力”的机制,在生成响应时对不同词语的影响进行加权。

训练 Transformer 通常包括两个阶段:预训练与微调。

预训练

在此阶段,Transformer 在海量原始(文本)数据上进行训练,互联网是主要数据来源。

训练采用自监督学习,这是一种无需人工标注数据的创新训练方式。

预训练的目标是学习语言的统计模式。由于当前提升 Transformer 表现的主流策略是扩大模型规模(即增加参数量)并增加预训练数据量,因此该阶段通常耗时且成本高昂。

微调

预训练使 Transformer 获得对语言的基础理解,但不足以胜任特定的实际任务。因此模型需要进入微调阶段,在更窄、更具领域针对性的数据集上进行训练,该数据集通常由遵循特定指南的人类审阅者协助构建。

模态

基础模型的另一个重要特征是模态性。根据可接收输入的数据类型,基础模型可分为单模态或多模态。前者只能接收一种数据并生成同类型输出;后者可接收多种模态的输入并生成多种类型的输出(例如,GPT-4 可接受图像与文本输入并生成文本输出)。

理解 Transformer 的工作原理并不容易,且超出本文范围。若需更详尽的解释,请参阅我们的文章《什么是 ChatGPT》,我们直接向 ChatGPT 发问,并了解Transformer 与 Hugging Face,以获得更技术性的视角。

若您想进一步了解 LLM 的工作机制,我们的大型语言模型(LLM)概念课程是绝佳起点。

基础模型的应用

基础模型既可作为独立系统使用,也可作为无数下游 AI 系统与应用的基础。尽管大多数现代基础系统旨在生成文本或代码并执行 NLP 任务,但越来越多的系统能够生成图像或音乐等其他类型的输出。

下表列出了一些最受欢迎的基础模型。

基础模型

下游 AI 系统

应用

LaMDA(Google)

Bard

实验性的对话式 AI 聊天服务。

GPT-3.5(OpenAI)

ChatGPT

支持与您进行类人对话。

GPT-4(OpenAI)

DataLab AI Assistant

帮助 DataLab 用户更好、更聪明地编写代码。

Codex(OpenAI)

GitHub Copilot

实时建议代码与完整函数。

AudioLM(Google)

MusicLM

根据文本描述创作音乐。

BLOOM(Hugging Face)

无下游应用。可直接使用

多种 NLP 任务。以 46 种自然语言和 13 种编程语言进行训练。

LLaMA(Meta)

无下游应用。可直接使用

帮助研究人员推进该 AI 分支领域的研究。

DALL-E 2(OpenAI)

无下游应用。可直接使用

根据自然语言描述生成逼真的图像与艺术作品。

基础模型的挑战与担忧

基础模型位于 AI 前沿,具备为无数应用提供动力的潜力。然而,我们也需审慎考虑其潜在风险与挑战。

以下是不完全列举的风险清单,它们与基础模型的广泛采用密切相关:

  • 缺乏透明度。算法不透明是与基础模型相关的主要担忧之一,常被称为“黑箱”模型,即复杂到无法追溯其推理过程。AI 提供商往往以商业机密为由,不愿披露模型信息。然而,提升透明度对于了解基础模型的成本与影响、评估其安全性与有效性至关重要。
  • 偏见与歧视。存在偏见的基础模型可能导致不公正决策,往往加剧对少数群体的歧视。IBM Research 正在探索降低偏见的方法。
  • 隐私问题。基础模型在海量数据上训练,其中常包含个人数据。这可能引发与数据隐私与安全相关的风险与问题。
  • 伦理考量。基础模型有时会影响到我们生活中的重大决策,对基本权利产生重要影响。我们在另一篇文章中探讨了生成式 AI 的伦理。

基础模型的未来

基础模型正在为当前的生成式 AI 热潮提供燃料。其潜在应用广泛至各行各业,包括数据科学在内,未来势必受到 AI 采用的影响。

尽管我们距离实现通用人工智能仍有相当距离,但基础模型的发展是 AI 竞赛中的重要里程碑。企业、监管者与社会整体应了解 AI 的现状,这是确保透明、公平与问责的前提。

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Javier Canales Luna

作者

Javier Canales Luna

我是一名自由职业的数据分析师,与全球各地的公司和组织合作开展数据科学项目。我也担任数据科学讲师,拥有2年以上授课经验。我经常用英语和西班牙语撰写与数据科学相关的文章,其中一些已发表在 DataCamp、Towards Data Science 和 Analytics Vidhya 等知名网站上。作为一名具有政治学与法律背景的数据科学家,我的目标是在公共政策、法律与技术的交汇处开展工作,借助思想的力量推动创新解决方案与叙事,帮助我们应对紧迫挑战,尤其是气候危机。我认为自己是自学成才、不断进步的人,坚定支持跨学科合作。学习新事物永远不嫌晚。

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