驱动ChatGPT的核心技术|向量|序列|算法_手机网易网
作者简介
Jane.Zhong是复睿微电子算法科学家,毕业于中科院高能物理所,曾就职于清华大学联合研究所,先后担任资深算法专家、系统架构专家,长期从事图像算法和人工智能领域科学研究工作。
2022年是AIGC(AIGenerateContent)的元年,OpenAI的大型预研生成模型ChatGPT自去年底推出以来迅速火遍全球,敲代码、写文章、高情商对话,ChatGPT流利的语言能力让人惊叹。
有人说ChatGPT颠覆了人们对聊天机器人的认知,人工智障终于出人工智能的雏形。作为一个伟大的产品,ChatGPT到底有怎样的突破创新呢?
Meta首席人工智能科学家LeCun认为“就底层技术而言,ChatGPT 并没有什么特别的创新,与其说 ChatGPT 是一个科学突破,不如说它是一个像样的工程实例。” ChatGPT的底层技术依赖于两个划时代的技术Word2Vec和Transformer。
Word2Vec
“Word2Vec是一种基于神经网络的技术,可以将文本中给的每一个单词转换成N维向量。它通过学习文本语料库中不同单词出现的上下文,把距离尽可能相近的单词映射到一起,实现对文本的数字化表示”(此段文字来源于ChatGPT查询)。ChatGPT使用Word2Vec词向量技术来做embedding,将文字转换成数字向量。
打开网易新闻 查看精彩图片
图中是一个Word2Vec embedding模块,将文本转换成768维向量(ChatGPT沿用GPT3,向量长度为12288),然后相同维度的位置embedding(Position Embedding是为了位置的时序特点进行建模)相加,输出向量序列。
打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片
上图是GPT针对不同单词产生的数字向量,将文本向量化后,词与词之间就可以定量地去度量他们之间的关系,挖掘词之间的联系。
Transformer
“Transformer是一种用于自然语言处理(NLP)的深度学习技术。它基于注意力机制,主要通过将原始的输入信息映射到另一个空间,来给出预测结果。
在自然语言处理中,Transformer模型可以帮助我们了解文本之间的关系,用来处理语言模型,做机器翻译,文本分类等”(此段文字来源于ChatGPT查询)。
ChatGPT将Word2Vec产生的向量序列输入到Transformer网络中,基于注意力机制查询生成结果。ChatGPT采用Transformer的Decoder结构。
打开网易新闻 查看精彩图片
上图是Transformer整体架构图,Transformer模型中有几个关键算子,第一个就是向量输入后产生Q、K、V时经过的权重矩阵WQ,WK,WV,权重矩阵的维度为向量长度x向量长度(GPT1向量长度为768,ChatGPT向量长度为12888)。
通常,矩阵与向量相乘完成的是一个空间到另外一个空间的转换,例如,在3D坐标系中,一个4x4矩阵可以对一个向量进行XYZ三维空间变换。那么在Transformer中大型的权重矩阵(例如768x768矩阵)可以将输入的文字向量(n x 768)在高维空间中做变换,使得在这个空间中,更容易找到文字之间的相关性。下图是权重矩阵的一个示例。
打开网易新闻 查看精彩图片
第二个重要的算子就是Attention(注意力机制),注意力机制可以捕捉到长距离向量之间的相关性(相隔较远的词),注意力包括了两个部分,一个是Masked Self-Attention,一个是Cross-Attention。
Masked是因为在做self-attention的时候decoder只会attend到它已经产生出来的信息,self-attention的输入和输出个数一样。Cross-attention将两个相同维度的嵌入序列不对称地组合在一起,而其中一个序列用作查询Q输入,而另一个序列用作键K和值V输入,因此Cross-attention可以生成任意长度文字的输出(输入输出向量长度相同,向量的个数不同)。
在Attention机制中还有一个multi-head的attention,即把向量长度裁剪成若干个向量(例如把向量长度为768的文字向量分成8个head去做attention,那么每个head的向量长度就是96),形成多个子空间,可以让模型去关注不同方面的信息。
对ChatGPT底层技术有了初步了解后,我们可以一起看看涉及到的工程问题。AI最主要的工程问题就是数据和算力。
ChatGPT数据
OpenAI在开发ChatGPT时使用了超过800万个标注数据,模型数据集分成六类,分别是维基百科、书籍、期刊、Reddit链接、Common Craw以及专门为任务设计的数据集。
打开网易新闻 查看精彩图片
ChatGPT数据集按照训练步骤来分可以分为SFT数据集(训练有监督模型)、RM数据集(训练奖励模型)和PPO数据集(强化学习训练)。
ChatGPT 的模型参数量和训练数据量还没有公开,但ChatGPT是基于GPT-3.5架构开发的,可以看到GPT-3的预训练数据有45TB,有人推测ChatGPT数据集规模在百T级别。
打开网易新闻 查看精彩图片
ChatGPT算力
打开网易新闻 查看精彩图片
不同于Bert采用Transformer编码器(Encoder)结构,GPT采用Transformer解码器(Decoder),其模型结构如上图右所示(其中Trm是一个Transformer结构)。
GPT系列模型包括GPT-1、GPT-2和GPT-3,模型层数、头数和词向量长度越来越大,其中GPT-3是ChatGPT的前一代模型,模型结构为96层、96注意头、12888向量长度的模型,可以完成1800种以上的任务,参数量达到1750亿。
GPT-3的训练使用了上万块Nvidia V100 GPU和28.5万个CPU,总算力为3.14E+23FLOPS,仅训练成本就超过了1200万美元,训练时长14.8天,训练的二氧化碳排放量约552吨。
ChatGPT基于GPT3.5架构的模型参数,训练成本和GPT-3同一数量级甚至更高。此外,ChatGPT的运营成本高,查询成本远高于Google传统搜索,Open AI的CEO山姆指出,调用运行ChatGPT进行聊天,每次回答问题的成本约为几美分。
打开网易新闻 查看精彩图片
ChatGPT距离商业落地还有很长的路要走,有科学家对GPT-3.5进行了心智理论测试,它的正确率逼近了人类九岁孩子的成绩,这已经是一个史无前例的成绩。
在某种程度上ChatGPT的成长历程和人类的大脑发育有一定的相似性,在幼儿阶段增加神经元数量(网络)并灌输大量数据去训练,到了一定的知识积累就可以采取强化学习的方式去增强认知。
不同的是在人类的教育过程中我们会有一些规则去约束(14岁时神经突触的数量减少,但是认知得到了大幅提升),而ChatGPT目前的神经网络结构不可控,且有不确定性。
加州大学伯克利分校的Russell教授认为,“我们目前不清楚ChatGPT的工作原理,也很可能无法弄清楚它们,这需要一些概念上的突破,而这样的突破很难预测”,他认为“构建真正智能的系统,我们应当更加关注数理逻辑和知识推理,我们需要将系统建立在我们了解的方法之上,这样才能确保AI不会失控,扩大规模不是通往智能的答案”。
参考文献
https://writings.stephenwolfram.com/2023/02/what-is-chatgpt-doing-and-why-does-it-work/
"Training language models to follow instructions with human feedback." *arXiv preprint arXiv:2203.02155* (2022). https://arxiv.org/pdf/2203.02155.pdf,Ouyang, Long, et al.
Patterson D, Gonzalez J, Le Q, et al. Carbon emissions and large neural network trainingJ. arXiv preprint arXiv:2104.10350, 2021
-
RTX PRO 5000 Blackwell:专业桌面算力巅峰,英伟达显卡总代宽恒科技赋能产业 AI 升级
2026 年生成式 AI 与专业创意产业迎来算力升级浪潮,本地 AI 开发、多模态内容生成、工业 3D 设计、影视渲染等场景对桌面端高性能专业显卡需求激增。NVIDIA RTX PRO 5000 Blackwell 作为英伟达最新一代专业桌面 GPU,基于 Blackwell 架构打造,融合 AI 算力、图形渲染与专业稳定性,成为专业人士与中小企业的首选算力设备。宽恒科技作为英伟达显卡核心总代与 NPN Elite 精英级代理,深耕专业显卡领域,依托正品保障、优先供货、原厂技术支持与全栈服务体系,为企业与专业用户提供 RTX PRO 5000 Blackwell 全流程解决方案,赋能本地 AI 开发与专业创意工作流升级,推动产业数字化创新。
넶0 2026-05-22 -
桌面 AI 超级计算机,重构本地大模型开发新范式,宽恒科技赋能个人与中小企业 AI 创新
2026 年生成式 AI 进入 “本地部署” 黄金时代,大模型从云端向桌面端下沉,个人开发者、中小企业对本地高性能 AI 算力需求激增。传统 AI 服务器体积庞大、价格高昂,云端算力存在数据隐私风险与网络延迟问题,难以匹配本地开发需求。NVIDIA DGX Spark 作为全球首款桌面级 AI 超级计算机,基于 Grace Blackwell 架构打造,将超算级算力浓缩至桌面尺寸,支持本地运行千亿参数大模型,彻底打破本地大模型开发的算力瓶颈NVIDIA 英伟达。宽恒科技紧跟 AI 算力下沉趋势,依托英伟达官方合作资源,深耕 DGX Spark 技术服务领域,为个人开发者、中小企业提供产品供应、技术支持与定制化解决方案,赋能本地 AI 创新,推动普惠 AI 发展。
넶0 2026-05-22 -
HTC VIVE Focus Vision 与 VIVE Cosmos 技术解析:XR 技术革新,宽恒科技赋能行业沉浸式应用
2026 年 XR(扩展现实)技术正从消费级娱乐向企业级应用深度渗透,成为空间计算、数字孪生、远程协作、工业培训等领域的核心支撑。HTC VIVE 作为全球 XR 技术领军品牌,凭借多年技术积累与创新能力,推出 VIVE Focus Vision 与 VIVE Cosmos 两款标杆级产品,分别定位高端企业级 XR 一体机与模块化 VR 系统,覆盖不同应用场景,引领 XR 技术发展方向。
넶0 2026-05-22 -
英伟达授权生态全解析:NPN、NVAIE 与 Elite 精英代理,宽恒科技引领产业算力服务升级
2026 年 AI 产业进入规模化落地关键期,英伟达作为全球算力基础设施龙头,其授权体系已成为连接技术、产品与市场的核心纽带。从 NPN 合作伙伴网络到 Elite 精英级别代理,从 NVAIE 认证到 NVIDIA AI Enterprise 软件授权,从数据中心解决方案授权到显卡总代体系,英伟达构建了层级清晰、权责明确、技术赋能的生态体系。宽恒科技深耕英伟达生态多年,凭借技术实力、服务能力与行业资源,成为英伟达授权体系核心参与者,依托全栈授权资质,为企业提供正品保障、原厂技术支持与定制化解决方案,推动英伟达技术在各行业深度应用,助力中国 AI 产业突破算力瓶颈、实现高效升级。
넶0 2026-05-22 -
算力租赁、GPU 集群与 AI 服务器:英伟达生态驱动产业算力升级,宽恒科技赋能企业 AI 转型
在生成式 AI 与大模型爆发的 2026 年,算力已成为数字经济的核心生产力。从千亿参数大模型训练到多模态 AI 推理,从自动驾驶仿真到医疗基因测序,算力需求呈指数级增长,传统算力模式难以匹配产业发展节奏。算力租赁、GPU 集群与 AI 服务器构成的新型算力体系,正成为企业突破算力瓶颈的关键路径,而英伟达凭借完整技术生态主导产业方向,宽恒科技深耕算力服务领域,依托英伟达技术与资源优势,为企业提供全栈算力解决方案,推动 AI 产业高效落地与创新升级。
넶0 2026-05-22 -
RTX PRO 5000、英伟达 pro 5000、pro 5000 blackwell、英伟达显卡总代 —— 宽恒科技赋能专业桌面算力新巅峰
2026 年专业可视化与本地 AI 开发需求爆发,RTX PRO 5000 Blackwell 作为英伟达推出的旗舰级专业显卡,以 Blackwell 架构、超大显存与强劲算力,成为专业设计与本地 AI 开发的核心硬件,宽恒科技作为英伟达显卡总代,依托顶级资质与供应链优势,为用户提供正品保障与全栈服务。
넶2 2026-05-21