大模型的 Embedding 层和独立的 Embedding 模型有什么区别?
同时课程详细介绍了。
我刚入行那会儿,天天跟 Word2Vec、GloVe、FastText 这些独立的 Embedding 模型打交道,现在搞大模型,这套逻辑既一样,又完全不一样了。
这问题咱们拆用大白话聊,保证刚入门的小白也能听明白。
区别:一个是“字典”,一个是“秘书”
独立的 Embedding 模型(比如 Word2Vec)是啥?
你可以把它想象成一个专门编纂《新华字典》的专家团队。
他们的目标很纯粹:就是为每一个词(Token)找到一个最合适的、固定的数学表示(向量)。怎么才算合适?就是让意思相近的词,在向量空间里也离得近。最有名的例子就是 king - man + woman ≈ queen
。
这个团队呕心沥血编好这本“字典”(也就是训练好的词向量文件,比如一个 vectors.txt
),工作就完成了。这本字典是静态的、上下文无关的。在字典里,“苹果”这个词的向量是固定的,不管你说的是“我吃了’苹果’”还是“我买了’苹果’手机”,它都指向同一个向量。
这本字典编好了,就可以给各种不同的下游任务用,比如文本分类、情感分析等等。大家直接来查就行,非常方便。所以,它是一个独立的、通用的、预制的产品。
大模型(LLM)里的 Embedding 层是啥?
你把它想象成大老板(Transformer 主体)身边的一个贴身秘书。
这个秘书的核心工作不是自己做决策,而是把外界的信息(你输入的文字)处理成老板能听懂的“黑话”(向量)。
这个秘书不是外面随便招来的,他是跟老板一起成长、一起磨合的。老板的脾气、习惯、思维方式,他都门儿清。
所以,LLM 里的 Embedding 层有几个关键特点:
- 它是“定制”的,不是通用的。这个 Embedding 层的存在,完全是为了服务于它身后那几十上百层的 Transformer Block。它的向量表示好不好,唯一的评判标准就是:能不能让身后的 Transformer 老板更好地完成工作(也就是预测下一个词)。Llama 3 的 Embedding 层,就是为了 Llama 3 的网络结构和参数量身定做的,你把它直接揪出来给 GPT-4 用,那肯定水土不服。
- 它是“动态”的,或者说,它的使命是启动一个动态过程。虽然 Embedding 层本身查表这个动作是静态的(一个 token 对应一个初始向量),但这个向量只是个“原材料”。它马上会被扔进 Transformer 的大熔炉里,经过一层层的 Attention 和计算,跟上下文疯狂互动。等九九八十一难走完,从顶层出来的那个向量,已经面目全非了,它吸收了整个句子的精华。比如“我坐在河边的长椅上,思考着银行的未来”,初始的“银行”向量可能平平无奇,但经过模型处理后,输出的“银行”向量会明显偏向“金融机构”的含义,而不是“河岸”。
所以,一句话总结:
独立 Embedding 模型产出的是一个“最终成品”(一本固定的词向量字典),而 LLM 的 Embedding 层提供的是一个“半成品”或“初始材料”(一个内部使用的初始向量),真正牛逼的是后面那一整套加工流水线。
训练方式:不是“单练”,而是“团战”
这个问题你已经猜对了一大半了,非常敏锐。
现在大模型的 Embedding 层,几乎无一例外,都是和整个大模型一起,在端到端的训练中被优化的。
具体咋回事呢?
想象一下你刚初始化一个全新的大模型(比如一个 7B 的 Llama),这时候整个模型啥也不会,像个婴儿。它的所有参数,包括 Embedding 层那个巨大的参数矩阵(比如 词汇表大小 x 隐层维度,像 128k x 4096 这种),都是随机的或者用一些特定方法初始化的。
然后,你开始给它喂海量的文本数据,让它做“完形填空”或者“文字接龙”的游戏,也就是预测下一个 token。
- 输入:“今天天气真”
- 模型预测:它可能瞎猜一个“我”。
- 正确答案:“好”。
- 计算损失:哎呀,猜错了!“我”和“好”的概率差得有点远,损失函数(Cross-Entropy Loss)算出来一个比较大的 loss 值。
- 反向传播(BP):这个 loss 就像一个“锅”,要甩给大家。于是这个“错误信号”开始往回传,从输出层传到最后一层 Transformer Block,再往前传,一层一层……最后,这个梯度会哗啦啦地流到最开始的 Embedding 层。
这时候,Embedding 层就被“教育”了:“喂!你给我的‘今天’、‘天气’、‘真’这几个词的初始向量是不是不太对啊?导致我老板后面算错了!你得给我调整一下!”
于是,Embedding 层里那几个词对应的向量,就会被梯度推着,做一丁点儿微调。就这样,经过数万亿 token 的“教育”,Embedding 层里的每个词向量,都会被调整到最有利于整个模型进行“下一个词预测”任务的位置。
所以,你后面那个担心很有意思:大模型的损失函数是提高下一个 token 的准确率,那么 embedding 层的效果可能没有以前单独的 embedding 好?
这个问题得辩证地看。
- 在“专一性”上,可能确实如此。 如果你的任务就是找近义词,比如在医学领域找“心肌梗塞”的近义词。一个专门在海量医学文献上用 Word2Vec 训练的 Embedding 模型,可能在这件事上比一个通用大模型的原始 Embedding 表现得更好。因为它一生的目标就是干这个。
- 但在“综合能力”和“上下文理解”上,LLM 的 Embedding(以及其加工后的 contextualized embedding)是降维打击。 因为“预测下一个词”这个任务,看似简单,实则包罗万象。为了能准确预测下一个词,模型必须学会语法、语义、逻辑、常识、甚至是某种程度的“世界知识”。这种压力下训练出来的 Embedding,蕴含的信息维度和复杂度,远非老派 Word2Vec 可比。
举个实际工作中的例子:
几年前我们做电商的商品推荐,会用 item2vec(其实就是 Word2Vec 的变种)去学商品序列,得到一个商品的 Embedding。用户买了“A醇精华”,我们就推荐向量空间里跟它最接近的“视黄醇面霜”,效果还不错。
但现在呢?我们会用一个预训练好的大模型(或者像 BGE、M3E 这种专门做 Embedding 的模型,它们本身也是用类似大模型的结构和思路训练出来的),去给“轻熟肌,想初期抗老,但皮肤有点敏感”这段用户描述生成一个 Embedding,再给我们的商品“XX品牌温和A醇精华,专为敏感肌设计”这段商品描述生成 Embedding,然后计算这两个 Embedding 的相似度。这种方式得到的结果,比单纯的 item-to-item 要精准得多。因为它理解的不是孤立的商品,而是用户意图和商品属性的深层匹配。这就是大模型 Embedding 体系的威力。
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分享出来,就是希望能帮你少走弯路,把劲儿使在刀刃上。东西放下面了,自取。
衍生问题:LLM 本质上是不是一个广义的 Embedding 模型?
恭喜你,你已经触及到了大模型的核心思想之一。
完全可以这么理解!
你甚至可以说,LLM 就是一个超级无敌复杂、带上下文、动态生成的 Embedding 机器。
- 输入层 Embedding:提供一个静态的、上下文无关的“基础款”Embedding。
- 中间的 N 个 Transformer Blocks:这是一个“超级加工厂”。它把你输入的整个句子(比如 “今天天气不错,我们去”)的所有 token 的“基础款”Embedding 拿过来,放在一起疯狂搅拌、揉捏、交互(这就是自注意力机制干的活)。每一层的输出,都是对上一层输入的 Embedding 进行更深层次的加工。
- 最后一层的输出:当我们看最后一个 token(在这里是 “去”)位置上的输出向量时,这个向量已经不再仅仅代表“去”这个字了。它浓缩了前面所有信息——“今天”、“天气不错”、“我们”——并且指向了对未来的预测。它就是一个代表了“在今天天气不错的背景下,我们接下来可能要做的动作”的 Embedding。你说的“整个句子的未来潜在语义”,描述得极其精准!
所以,为什么我们可以拿大模型的最后一层隐状态(hidden state)去做各种事情?
比如要做一个情感分类任务,判断一句话是积极还是消极。我们可以把这句话喂给大模型,然后取出最后一个 token 的输出向量(或者对所有 token 的输出向量做一个平均池化),再接一个简单的线性分类器。为什么这样可行?因为那个最终的向量,已经是一个高质量的、蕴含了整句话情感色彩的“句子 Embedding”了。这比你用 Word2Vec 把句子里每个词的向量加起来求平均,效果要好上几个数量级。
所以,你的感觉是对的。从某种意义上说,LLM 的最终目的,就是为一段给定的文本,生成一个最精准、最能预测未来的“终极 Embedding”。而它生成的文字,只是这个“终极 Embedding”最可能的具象化显现而已。
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