這是Meta版ChatGPT雛形？開源、一塊GPU就能跑，1/10參數(shù)量打敗GPT-3

作者：機(jī)器之心 2023-02-25 21:45:55

具有 130 億參數(shù)的 LLaMA 模型「在大多數(shù)基準(zhǔn)上」可以勝過 GPT-3（參數(shù)量達(dá)1750 億），而且可以在單塊V100 GPU上運(yùn)行。

千億、萬億參數(shù)的超大模型需要有人研究，十億、百億參數(shù)的大模型同樣需要。

剛剛，Meta 首席 AI 科學(xué)家 Yann LeCun 宣布，他們「開源」了一個(gè)新的大模型系列 ——LLaMA（Large Language Model Meta AI），參數(shù)量從 70 億到 650 億不等。這些模型的性能非常優(yōu)異：具有 130 億參數(shù)的 LLaMA 模型「在大多數(shù)基準(zhǔn)上」可以勝過 GPT-3（參數(shù)量達(dá) 1750 億），而且可以在單塊 V100 GPU 上運(yùn)行；而最大的 650 億參數(shù)的 LLaMA 模型可以媲美谷歌的 Chinchilla-70B 和 PaLM-540B。

眾所周知，參數(shù)是機(jī)器學(xué)習(xí)模型用來根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)或分類的變量。語言模型中的參數(shù)數(shù)量是影響其性能的關(guān)鍵因素，較大的模型通常能夠處理更復(fù)雜的任務(wù)并產(chǎn)生更連貫的輸出，這被 Richard Sutton 稱為「苦澀的教訓(xùn)」。在過去的幾年里，各大科技巨頭圍繞千億、萬億參數(shù)量的大模型展開了軍備競(jìng)賽，大大提高了 AI 模型的性能。

但是，這種比拼「鈔能力」的研究競(jìng)賽對(duì)于不在科技巨頭工作的普通研究者來說并不友好，阻礙了他們對(duì)于大模型運(yùn)行原理、潛在問題解決方案等問題的研究。而且，在實(shí)際應(yīng)用中，更多的參數(shù)會(huì)占用更多的空間，并且需要更多的計(jì)算資源來運(yùn)行，導(dǎo)致大模型應(yīng)用成本居高不下。因此，如果一個(gè)模型可以用更少的參數(shù)獲得與另一個(gè)模型相同的結(jié)果，則表示效率顯著提高。這對(duì)于普通研究者來說非常友好，模型在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中部署也會(huì)更容易。這便是 Meta 這項(xiàng)研究的意義所在。

「我現(xiàn)在認(rèn)為，在一兩年內(nèi)，我們將在自己的（頂級(jí)）手機(jī)和筆記本電腦上運(yùn)行具有 ChatGPT 相當(dāng)一部分能力的語言模型，」獨(dú)立人工智能研究員 Simon Willison 在分析 Meta 新 AI 模型的影響時(shí)寫道。

為了訓(xùn)練該模型，同時(shí)滿足開源和可復(fù)現(xiàn)等要求，Meta 只用了公開可用的數(shù)據(jù)集，這點(diǎn)不同于大多數(shù)依賴于非公開數(shù)據(jù)的大模型。那些模型往往是不開源的，屬于大型科技巨頭私有資產(chǎn)。為了提高模型性能，Meta 在更多的 token 上進(jìn)行了訓(xùn)練：在 1.4 萬億 token 上訓(xùn)練了 LLaMA 65B 和 LLaMA 33B，最小的 LLaMA 7B 也用到了 1 萬億 token。

在推特上，LeCun 還展示了 LLaMA 模型續(xù)寫文本的一些結(jié)果。模型被要求續(xù)寫：「你知道 Yann LeCun 去年發(fā)行了一張說唱專輯嗎？我們聽了一下，我們的想法是這樣的：____ 」

不過，在能否商用方面，Meta 博客和 LeCun 推特表述的差異引發(fā)了一些爭(zhēng)議。

Meta 在博客中表示，為了保持完整性和防止濫用，他們將在非商業(yè)許可下發(fā)布他們的模型，重點(diǎn)是研究用例。該模型的訪問權(quán)將被逐一授予學(xué)術(shù)研究人員，那些隸屬于政府、民間團(tuán)體和學(xué)術(shù)界的組織，以及全世界的工業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室。感興趣的人可以在以下鏈接中申請(qǐng)：

?https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfqNECQnMkycAp2jP4Z9TFX0cGR4uf7b_fBxjY_OjhJILlKGA/viewform?

而 LeCun 則表示，Meta 致力于開放研究，在 GPL v3 許可下向研究界發(fā)布所有模型（GPL v3 允許商用）。

這一表述是頗具爭(zhēng)議的，因?yàn)樗麤]有說清楚這里的「模型」指的是代碼還是權(quán)重，或者二者均有。在不少研究者看來，模型權(quán)重比代碼重要得多。

對(duì)此，LeCun 解釋說，在 GPL v3 許可下開放的是模型代碼。

有人認(rèn)為，這種程度的開放還算不上真正的「AI 民主化」。

目前，Meta 已經(jīng)把論文上傳了 arXiv，GitHub 庫中也已經(jīng)上傳了一些內(nèi)容，大家可以前去瀏覽。

論文鏈接：https://research.facebook.com/publications/llama-open-and-efficient-foundation-language-models/
GitHub 鏈接：https://github.com/facebookresearch/llama

研究概覽

在大規(guī)模的文本語料庫中訓(xùn)練的大型語言模型（LLMs）已經(jīng)顯示出它們有能力從文本 prompt 或少數(shù)樣本中執(zhí)行新的任務(wù)。在將模型擴(kuò)展到足夠大的規(guī)模時(shí)，這些少樣本特性首次出現(xiàn)，從而催生了專注于進(jìn)一步擴(kuò)展這些模型的工作系列。

這些努力都是基于一個(gè)假設(shè)：更多的參數(shù)會(huì)帶來更好的性能。然而，Hoffmann et al. (2022) 最近的工作表明，在給定的計(jì)算預(yù)算下，最好的性能不是由最大的模型實(shí)現(xiàn)的，而是由在更多的數(shù)據(jù)上訓(xùn)練的小模型實(shí)現(xiàn)的。

Hoffmann et al. (2022) 提出的 scaling laws 的目標(biāo)是確定在特定的訓(xùn)練計(jì)算預(yù)算下，如何最好地縮放數(shù)據(jù)集和模型大小。然而，這個(gè)目標(biāo)忽略了推理預(yù)算，而推理預(yù)算在大規(guī)模服務(wù)語言模型時(shí)變得至關(guān)重要。在這種情況下，可以給定一個(gè)目標(biāo)性能水平，首選的模型不是訓(xùn)練速度最快的，而是推理速度最快的。盡管訓(xùn)練一個(gè)大的模型以達(dá)到一定的性能水平可能更便宜，但一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間較長(zhǎng)的小模型最終在推理方面會(huì)更便宜。例如，盡管 Hoffmann et al. (2022) 建議在 200B 的 tokens 上訓(xùn)練一個(gè) 10B 的模型，但研究者發(fā)現(xiàn) 7B 的模型的性能甚至在 1T 的 tokens 之后還能繼續(xù)提高。

這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是訓(xùn)練一系列語言模型，通過在比通常使用的更多的 token 上進(jìn)行訓(xùn)練，在各種推理預(yù)算下達(dá)到最佳性能。由此產(chǎn)生的模型被稱為 LLaMA，其參數(shù)范圍從 7B 到 65B，與現(xiàn)有的最佳 LLM 相比，這一模型的性能具有競(jìng)爭(zhēng)力。例如，盡管 LLaMA-13B 比 GPT-3 小 10 倍，但在大多數(shù)基準(zhǔn)測(cè)試中都優(yōu)于 GPT-3。

研究者表示，這個(gè)模型將有助于 LLM 的民主化研究，因?yàn)樗梢栽趩蝹€(gè) GPU 上運(yùn)行。在更高的規(guī)模上，LLaMA-65B 參數(shù)模型也能與最好的大型語言模型（如 Chinchilla 或 PaLM-540B）相媲美。

與 Chinchilla、PaLM 或 GPT-3 不同，該模型只使用公開可用的數(shù)據(jù)，使得這項(xiàng)工作與開源兼容，而大多數(shù)現(xiàn)有模型依賴的數(shù)據(jù)要么不公開可用、要么沒有記錄（例如 Books-2TB 或社交媒體對(duì)話）。當(dāng)然也存在一些例外，特別是 OPT (Zhang et al., 2022), GPT-NeoX (Black et al., 2022), BLOOM (Scao et al., 2022) 和 GLM (Zeng et al., 2022), 但沒有一個(gè)能與 PaLM-62B 或 Chinchilla 競(jìng)爭(zhēng)。

本文的其余部分概述了研究者對(duì) transformer 架構(gòu)的修改以及訓(xùn)練方法。然后介紹了模型性能，并在一組標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)上與其他大型語言模型進(jìn)行了比較。最后，研究者使用了負(fù)責(zé)任的人工智能社區(qū)的一些最新基準(zhǔn)，展示了模型中的偏見和毒性。

方法概述

研究者使用的訓(xùn)練方法與 (Brown et al., 2020)、(Chowdhery et al., 2022) 等此前工作中描述的方法相似，并受到 Chinchilla scaling laws (Hoffmann et al., 2022) 的啟發(fā)。研究者使用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化器在大量的文本數(shù)據(jù)上訓(xùn)練大型 transformer。

預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)?

如表 1 所示，這項(xiàng)研究的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集是幾個(gè)來源的混合物，涵蓋了不同的領(lǐng)域。在大多數(shù)情況下，研究者重新使用了已經(jīng)被用來訓(xùn)練其他大型語言模型的數(shù)據(jù)源，但此處的限制是只能使用公開可用的數(shù)據(jù)，并與開放資源兼容。數(shù)據(jù)的混合情況以及它們?cè)谟?xùn)練集中所占的百分比如下：

英語 CommonCrawl [67%]；
C4 [15%]；
Github [4.5%]；
維基百科 [4.5%]；
Gutenberg 和 Books3 [4.5%]；
ArXiv [2.5%] ；
Stack Exchange [2%]。

整個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集在 token 化之后大約包含 1.4T 的 token。對(duì)于大多數(shù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)，每個(gè) token 在訓(xùn)練期間只使用一次，但維基百科和 Books 域除外，我們?cè)谶@兩個(gè)域上執(zhí)行大約兩個(gè) epoch。

架構(gòu)?

基于最近關(guān)于大型語言模型的工作，這項(xiàng)研究同樣使用了 transformer 架構(gòu)。研究者借鑒了隨后提出并在不同的模型中使用的各種改進(jìn)，比如 PaLM。在論文中，研究者介紹了其與原始架構(gòu)的主要區(qū)別：

預(yù)歸一化 [GPT3]。為了提高訓(xùn)練的穩(wěn)定性，研究者對(duì)每個(gè) transformer 子層的輸入進(jìn)行歸一化，而不是對(duì)輸出進(jìn)行歸一化。他們使用了 Zhang and Sennrich (2019) 提出的 RMSNorm 歸一化函數(shù)。
SwiGLU 激活函數(shù) [PaLM]。研究者用了 Shazeer (2020) 提出的 SwiGLU 激活函數(shù)取代了 ReLU 非線性以提高性能。他們分別使用 2D、3D、4D 的維度，而不是 PaLM 中的 4D。
旋轉(zhuǎn)嵌入 [GPTNeo]。研究者刪除了絕對(duì)位置嵌入，在網(wǎng)絡(luò)的每一層增加了 Su et al. (2021) 提出的旋轉(zhuǎn)位置嵌入（RoPE）。不同模型的超參數(shù)細(xì)節(jié)可見表 2。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

常識(shí)性推理?

在表 3 中，研究者與現(xiàn)有的各種規(guī)模的模型進(jìn)行比較，并報(bào)告了相應(yīng)論文中的數(shù)字。首先，LLaMA-65B 在所有報(bào)告的基準(zhǔn)上都超過了 Chinchilla-70B，除了 BoolQ。同樣，除了在 BoolQ 和 WinoGrande 上，這個(gè)模型在任何方面都超過了 PaLM540B。LLaMA-13B 模型在大多數(shù)基準(zhǔn)上也超過了 GPT-3，盡管其體積小了 10 倍。

閉卷答題

表 4 展示了 NaturalQuestions 的性能，表 5 展示了 TriviaQA 的性能。在這兩項(xiàng)基準(zhǔn)測(cè)試中，LLaMA-65B 在零樣本和少樣本設(shè)置中都達(dá)到了最先進(jìn)的性能。更重要的是，盡管 LLaMA-13B 是 GPT-3 和 Chinchilla 的五分之一到十分之一，但在這些基準(zhǔn)測(cè)試中也同樣備競(jìng)爭(zhēng)力。該模型的推理過程是在單個(gè) V100 GPU 上運(yùn)行的。

閱讀理解?

研究者還在 RACE 閱讀理解基準(zhǔn) (Lai et al., 2017) 上評(píng)估了模型。此處遵循 Brown et al. (2020) 的評(píng)估設(shè)置，表 6 展示了評(píng)估結(jié)果。在這些基準(zhǔn)上，LLaMA-65B 與 PaLM-540B 具有競(jìng)爭(zhēng)力，而且，LLaMA-13B 比 GPT-3 還高出幾個(gè)百分點(diǎn)。

數(shù)學(xué)推理?

在表 7 中，研究者將其與 PaLM 和 Minerva (Lewkowycz et al., 2022) 進(jìn)行了對(duì)比。在 GSM8k 上，他們觀察到 LLaMA65B 優(yōu)于 Minerva-62B，盡管它沒有在數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)上進(jìn)行過微調(diào)。

代碼生成?

如表 8 所示，對(duì)于類似的參數(shù)數(shù)量，LLaMA 的表現(xiàn)是優(yōu)于其他一般模型的，如 LaMDA 和 PaLM，這些模型沒有經(jīng)過專門的代碼訓(xùn)練或微調(diào)。在 HumanEval 和 MBPP 上，13B 以上參數(shù)的 LLaMA 超過了 LaMDA 137B。LLaMA 65B 也優(yōu)于 PaLM 62B，即使它的訓(xùn)練時(shí)間更長(zhǎng)。

大規(guī)模多任務(wù)語言理解?

研究者使用基準(zhǔn)所提供的例子，在 5-shot 的情況下評(píng)估模型，并在表 9 中展示了結(jié)果。在這個(gè)基準(zhǔn)上，他們觀察到 LLaMA-65B 在大多數(shù)領(lǐng)域都落后于 Chinchilla70B 和 PaLM-540B 平均幾個(gè)百分點(diǎn)。一個(gè)潛在的解釋是，研究者在預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)中使用了數(shù)量有限的書籍和學(xué)術(shù)論文，即 ArXiv、Gutenberg 和 Books3，總和只有 177GB，而這些模型是在高達(dá) 2TB 的書籍上訓(xùn)練的。Gopher、Chinchilla 和 PaLM 所使用的大量書籍也可以解釋為什么 Gopher 在這個(gè)基準(zhǔn)上的表現(xiàn)優(yōu)于 GPT-3，而在其他基準(zhǔn)上卻不相上下。