工作原理

LLM 是如何工作的?

让我们用简单易懂的方式,一步步了解大型语言模型背后的神奇机制

简单来说

想象一下,LLM 就像一个非常聪明的学生,它通过阅读互联网上的大量文本来学习语言。 这个"学生"不是简单地记忆,而是学会了理解语言的模式和规律。

当你向它提问时,它会根据学到的知识,预测出最合适的回答。 就像你在聊天时会根据上下文选择合适的词语一样。

核心概念解析

神经网络基础
模仿人脑的信息处理方式

就像人脑的神经元

人脑有数十亿个神经元相互连接,形成复杂的网络。神经网络就是用数学方式模拟这个过程:

  • 输入层:接收信息(比如一个句子)
  • 隐藏层:处理和分析信息(可能有很多层)
  • 输出层:产生结果(比如回答或翻译)
神经网络结构示意图

简单的神经网络示例

这是一个用 Python 实现的简单神经网络示例:

python
import numpy as np

class SimpleNeuralNetwork:
    def __init__(self):
        # 初始化权重
        self.weights = np.random.random((3, 1))
    
    def sigmoid(self, x):
        # 激活函数
        return 1 / (1 + np.exp(-x))
    
    def forward(self, inputs):
        # 前向传播
        return self.sigmoid(np.dot(inputs, self.weights))

# 创建神经网络
nn = SimpleNeuralNetwork()
# 输入数据 [输入1, 输入2, 输入3]
inputs = np.array([[0, 0, 1], [1, 1, 1], [1, 0, 1]])
# 预测输出
output = nn.forward(inputs)
print("预测结果:", output)
Transformer 架构
现代LLM的核心技术

注意力机制 (Attention)

想象你在读一本书时,会特别关注重要的词语。Transformer 也是这样工作的:

"小明喜欢苹果因为很甜。"

模型知道"它"指的是"苹果",而不是"小明"

  • 自注意力:理解句子中词语之间的关系
  • 并行处理:同时处理整个句子,而不是逐词处理
  • 位置编码:记住词语在句子中的位置
Transformer架构示意图
训练过程
LLM 如何学习语言

三个阶段的学习

1
预训练 (Pre-training)

就像让学生读遍图书馆的所有书籍,学习语言的基本规律和知识

2
监督微调 (Supervised Fine-tuning)

通过问答对话的例子,教会模型如何更好地回答问题

3
强化学习 (RLHF)

根据人类反馈不断改进,学会给出更有用、更安全的回答

训练数据规模
文本数量:数万亿个词语
训练时间:数周到数月
计算资源:数千个GPU
参数数量:数十亿到数千亿
文本生成过程
LLM 如何一步步生成回答

逐词预测过程

输入:"什么是人工智能?"
步骤1:"人工智能" (预测第一个词)
步骤2:"人工智能是" (基于前面的词预测下一个)
步骤3:"人工智能是一种" (继续预测...)
...
最终:"人工智能是一种模拟人类智能的技术..."