大模型技术全景解析:从核心原理到关键技术,一文看懂 AI 大模型的演进与应用
大模型技术全景解析:从核心原理到关键技术,一文看懂 AI 大模型的演进与应用
2022年末,OpenAI推出的ChatGPT(基于生成式预训练Transformer架构的对话机器人)横空出世,如同推倒了多米诺骨牌,直接推动以大语言模型(简称“大模型”)为核心的人工智能商业化进入爆发期。自此,大模型时代正式拉开序幕,其发展呈现出两大鲜明特征:一是技术迭代速度显著加快,从单一语言能力向多模态融合持续突破;二是应用生态迅速扩容,从文本处理延伸至创意生成、智能交互等多元场景。
从全球格局来看,中美两国在大模型赛道形成领跑态势。国内方面,百度文心、华为盘古、科大讯飞星火、京东言犀、阿里通义、腾讯混元等大模型相继落地,持续点燃中国大模型领域的研究热情;美国市场则以OpenAI的GPT-4多模态模型、Google的RT-X通用机器人模型与Gemini多模态模型、Meta的AnyMAL多模态模型为代表,展现出强劲的技术穿透力。
值得关注的是,开源大模型在技术普及与应用落地中扮演了“催化剂”角色。例如清华大学唐杰团队与智谱AI联合推出的ChatGLM3、北京智源研究院的悟道3.0、百川智能的Baichuan2,以及国际上Meta的LLaMA2、Google的Gemma等,不仅大幅降低了大模型的开发门槛,更催生了开发者生态——基于这些开源底座,开发者可快速训练出适配垂直场景的细分模型,加速了大模型技术的普惠化。
一、大模型的本质与技术演进
大模型属于“基础模型(Foundation Model)”范畴,是一种基于神经网络的人工智能模型,核心特点包括:参数量级突破十亿、百亿乃至千亿,远超传统AI模型的百万级至千万级参数;训练依赖海量数据与高质量标注语料库,而非传统模型的有限标注数据;对计算资源要求极高,单GPU难以支撑预训练,需借助DeepSpeed、Megatron-LM等技术实现集群分布式训练。
回顾技术演进历程,大模型的突破并非一蹴而就。早期处理序列数据(如文本、语音)时,业界主要依赖循环神经网络(RNN)和长短期记忆网络(LSTM),但这类模型存在“无法并行计算”的致命缺陷,极大限制了训练效率。2013年,Google提出的Word2Vec模型曾凭借“上下文相似则词向量相似”的理念风靡一时,成为词向量训练的标杆,但这一优势在2018年后被新模型取代。
真正的转折点出现在2017年——Google提出的Transformer架构引入自注意力机制与位置编码,彻底解决了RNN、LSTM的并行计算难题,为大模型的规模化训练奠定了基础。此后,技术突破接踵而至:2018年,Google推出双向LSTM语言模型ELMo(解决NLP多义词问题)和基于Transformer的BERT模型(3.4亿参数);OpenAI则从2018年的GPT(1.1亿参数)、2019年的GPT-2(15亿参数),一路迭代至2020年的GPT-3(1750亿参数),最终在2022年以ChatGPT引爆全球关注。
2023年成为大模型的“多模态元年”:GPT-4、文心大模型4.0等突破单一语言能力,实现文本、图像、语音的跨模态理解;AutoGPT等工具将大模型与外部应用结合,推动AI智能体(AI Agent)成为研究热点;同年11月,OpenAI发布的GPT-4 Turbo不仅提速降本,更支持用户零代码构建专属GPT并接入GPT Store,进一步完善了生态闭环。2024年,OpenAI的文生视频大模型Sora更是将AIGC推向新高度——其生成的视频不仅包含复杂场景与多角色互动,还能精细刻画角色动作、瞳孔纹理等细节,重新定义了内容创作的边界。
二、大模型的生成逻辑:从“词向量关联”到“概率选择”
大模型以Transformer架构为核心,由多层神经网络叠加而成,核心功能是“根据输入预测输出”。其生成原理可拆解为三个关键步骤:
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词向量编码:输入文本先被转化为词向量(数字表征),传入神经网络后,通过编码器/解码器、位置编码与自注意力机制,计算每个字词与上下文的关联度(例如“it”与句子中其他词的相关性会以权重形式体现,权重越高则关联越紧密)。
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概率预测:基于关联度计算,模型会为下一个可能出现的字词赋予概率分数,优先选择概率最高的选项(例如“watch a ____”中,“movie”的概率最高时,模型会优先输出“movie”)。
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优化生成质量:单一“选最优词”可能导致句子不通顺,因此Transformer引入束搜索(Beam Search)等方法——同时追踪多个可能的序列组合(如4个候选序列),通过整体概率评估筛选最优输出,确保生成内容的连贯性。
本质上,大模型是一种“概率模型”:它不依赖数据库检索答案,而是通过海量数据学习世界知识,基于概率规律生成符合逻辑的结果。
三、支撑大模型的核心技术
大模型的强大能力离不开一系列关键技术的支撑,这些技术既包括经典方法的升级,也包含全新理念的突破:
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迁移学习
由加拿大工程院院士杨强于2005年首次提出,核心是将源领域(数据丰富)训练的模型知识迁移到目标领域(数据稀缺)。在大模型开发中,开发者常以大规模文本预训练模型为“基座”,通过微调适配下游任务(如客服对话、代码生成),实现“用基础知识学专业知识”的高效迭代。 -
零样本学习与提示词策略
零样本学习的目标是让模型识别从未见过的类别(如训练过“猫”“狗”后,能识别“熊猫”),其性能已成为大模型的重要评估指标。与之配合的“提示词(Prompt)”是关键输入形式:
- 零样本提示:适用于简单任务(如“写一句早安问候”),无需示例直接下达指令;
- 小样本提示:复杂任务需提供少量示例(如“仿照‘阳光像金子’写句子:月光像____”);
- 思维链提示:推理任务(如数学题)需给出中间步骤示例,引导模型逐步推导。
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小样本学习
当模型难以理解指令或需固定输出格式时,可通过少量样例引导生成(例如要求“输出格式为‘名称:XX,价格:XX’”时,先给出一个示例:“名称:苹果,价格:5元”,模型会据此调整输出)。 -
持续学习
作为增量学习的一种,持续学习让模型在新任务训练中保留旧知识(如百度ERNIE 2.0通过持续学习,在学习新任务时不忘旧任务,最终在NLP领域超越BERT等模型)。 -
多任务学习
区别于传统“单任务训练”,多任务学习让模型同时学习多个关联任务(如同时训练“文本分类”与“情感分析”),通过共享表征信息提升泛化能力——任务搭配越合理,模型性能越优。 -
RLHF(基于人类反馈的强化学习)
OpenAI在InstructGPT中引入的核心技术,通过三阶段训练实现模型与人类价值观对齐:
- 第一阶段:用人工标注的“问题-答案”数据微调预训练模型;
- 第二阶段:训练奖励模型,让其根据人工打分评判输出质量;
- 第三阶段:用PPO(近端策略优化)算法,结合奖励模型反馈持续优化模型。
2023年Google提出的RLAIF(基于AI反馈的强化学习)则用AI替代人工标注,在无害内容生成等任务中表现接近RLHF。
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上下文学习
OpenAI在GPT-3中提出,模型无需调整参数,仅通过“输入-输出”示例作为提示词,即可根据新输入生成预测结果(如给出“1+1=2,2+2=4”,模型能推出“3+3=6”),效果远超传统无监督学习。 -
思维链
Google团队2022年提出的离散提示方法,通过提供带中间步骤的示例(如“计算15+23:先算10+20=30,再算5+3=8,总和38”),激发模型的多步推理能力,类似人类“模仿思维方式解决问题”。 -
提示工程
通过设计优质提示词优化模型输出,无需修改参数或重训练(如要求“用武侠风格写天气预报”)。相比微调,提示工程门槛更低,只需理解任务即可设计有效指令。
从ChatGPT的横空出世到Sora的视频生成,大模型正以“技术突破-生态扩容-场景落地”的循环加速演进。这些技术不仅重塑了人工智能的能力边界,更在内容创作、智能交互、产业升级等领域开启了全新可能——未来,随着多模态融合与轻量化部署的推进,大模型将更深度地融入生产生活的方方面面。
四、如何学习大模型 AI ?
由于新岗位的生产效率,要优于被取代岗位的生产效率,所以实际上整个社会的生产效率是提升的。
但是具体到个人,只能说是:
“最先掌握AI的人,将会比较晚掌握AI的人有竞争优势”。
这句话,放在计算机、互联网、移动互联网的开局时期,都是一样的道理。
我在一线互联网企业工作十余年里,指导过不少同行后辈。帮助很多人得到了学习和成长。
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,所以在工作繁忙的情况下还是坚持各种整理和分享。但苦于知识传播途径有限,很多互联网行业朋友无法获得正确的资料得到学习提升,故此将并将重要的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免费分享出来。
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第一阶段(10天):初阶应用
该阶段让大家对大模型 AI有一个最前沿的认识,对大模型 AI 的理解超过 95% 的人,可以在相关讨论时发表高级、不跟风、又接地气的见解,别人只会和 AI 聊天,而你能调教 AI,并能用代码将大模型和业务衔接。
- 大模型 AI 能干什么?
- 大模型是怎样获得「智能」的?
- 用好 AI 的核心心法
- 大模型应用业务架构
- 大模型应用技术架构
- 代码示例:向 GPT-3.5 灌入新知识
- 提示工程的意义和核心思想
- Prompt 典型构成
- 指令调优方法论
- 思维链和思维树
- Prompt 攻击和防范
- …
第二阶段(30天):高阶应用
该阶段我们正式进入大模型 AI 进阶实战学习,学会构造私有知识库,扩展 AI 的能力。快速开发一个完整的基于 agent 对话机器人。掌握功能最强的大模型开发框架,抓住最新的技术进展,适合 Python 和 JavaScript 程序员。
- 为什么要做 RAG
- 搭建一个简单的 ChatPDF
- 检索的基础概念
- 什么是向量表示(Embeddings)
- 向量数据库与向量检索
- 基于向量检索的 RAG
- 搭建 RAG 系统的扩展知识
- 混合检索与 RAG-Fusion 简介
- 向量模型本地部署
- …
第三阶段(30天):模型训练
恭喜你,如果学到这里,你基本可以找到一份大模型 AI相关的工作,自己也能训练 GPT 了!通过微调,训练自己的垂直大模型,能独立训练开源多模态大模型,掌握更多技术方案。
到此为止,大概2个月的时间。你已经成为了一名“AI小子”。那么你还想往下探索吗?
- 为什么要做 RAG
- 什么是模型
- 什么是模型训练
- 求解器 & 损失函数简介
- 小实验2:手写一个简单的神经网络并训练它
- 什么是训练/预训练/微调/轻量化微调
- Transformer结构简介
- 轻量化微调
- 实验数据集的构建
- …
第四阶段(20天):商业闭环
对全球大模型从性能、吞吐量、成本等方面有一定的认知,可以在云端和本地等多种环境下部署大模型,找到适合自己的项目/创业方向,做一名被 AI 武装的产品经理。
- 硬件选型
- 带你了解全球大模型
- 使用国产大模型服务
- 搭建 OpenAI 代理
- 热身:基于阿里云 PAI 部署 Stable Diffusion
- 在本地计算机运行大模型
- 大模型的私有化部署
- 基于 vLLM 部署大模型
- 案例:如何优雅地在阿里云私有部署开源大模型
- 部署一套开源 LLM 项目
- 内容安全
- 互联网信息服务算法备案
- …
学习是一个过程,只要学习就会有挑战。天道酬勤,你越努力,就会成为越优秀的自己。
如果你能在15天内完成所有的任务,那你堪称天才。然而,如果你能完成 60-70% 的内容,你就已经开始具备成为一名大模型 AI 的正确特征了。
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