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规模定律、涌现与模型评测

模型为什么越大越强?各种排行榜和跑分该怎么看。

每次有新模型发布,宣传图上几乎都是一排数字:「某某测试第一」「某某榜单登顶」「数学能力提升一大截」。看多了难免疑惑:模型为什么一代比一代强?这些分数又该信几分?

这一节讲两件事:模型变强背后的规模定律,以及怎样看懂各种评测和排行榜。最后,我们会教你给自己出一份「小考卷」,用真实任务来挑模型。

规模定律:三样东西一起加,误差稳步降

2020 年,OpenAI 的研究者做了一系列系统的实验,发现了一个很有规律的现象:语言模型预测下一个词的误差(也就是第一节讲的「损失」),会随着三样东西的增加而平稳下降——

  • 参数量:模型有多少个「旋钮」;
  • 训练数据量:模型读了多少 token;
  • 训练算力:总共做了多少计算。

关键在于「平稳」和「有规律」。这种下降可以用一条光滑的曲线描述,研究者用一批小模型的实验结果,就能比较可靠地预测更大模型训练出来大概是什么水平。这给了业界投入巨资做大模型的底气:不是碰运气,而是可以预估的。

但这条曲线有个特点:越往后越平。

误差
 │ ●
 │    ●
 │        ●
 │             ●
 │                   ●
 │                          ●
 └──────────────────────────────── 投入(每一格是上一格的 10 倍)
   同样「翻十倍」的投入,换来的进步越来越小

用大白话说:每把投入扩大十倍,误差只会按一个大致固定的比例再降一截。这有点像考试提分:从 60 分提到 80 分相对容易,从 90 分提到 95 分要付出多得多的努力。

2022 年,DeepMind 的一项研究(常被称为 Chinchilla)又补上了重要的一块:在算力固定的情况下,参数量和训练数据应该大致同步增长。按这个标准,当时不少大模型都是「个头太大、书读得太少」,用同样的算力训练一个更小的模型、喂更多数据,效果反而更好。

这也解释了后来的几个趋势:

  • 高质量数据成了稀缺资源,数据清洗、合成数据变得越来越重要;
  • 中小模型读足够多的数据,也能做得相当强;
  • 除了训练阶段,使用阶段也能「加规模」:让模型多想一会儿(推理模型),或者多生成几次再投票(「温度与采样」一节讲过),都能换来更好的结果。

涌现:模型会「突然开窍」吗

规模定律描述的是「平均误差」平稳下降。可在一些具体任务上,人们看到的却是另一番景象。

2022 年,有研究整理了一批现象:某些任务(比如多位数运算、一些需要多步推理的题目),小模型的成绩一直在随机猜测的水平徘徊,模型规模过了某个点之后,成绩忽然明显上升。研究者把这类能力称为涌现能力,好像模型「突然开窍」了。

2023 年,另一项研究给出了不同的解释:部分「突变」可能和评分方式有关。设想一道答案有 10 位数字的计算题,只有 10 位全对才算对:

每一位的正确率50%70%90%99%
10 位全部正确的概率0.1%2.8%34.9%90.4%

模型每一位的正确率其实在稳步提高,但在「全对才得分」的评分下,很长一段时间里成绩几乎都是 0,然后才迅速窜上去——看起来就像突然开窍。换成按位给分,曲线就平滑多了。

这就像练跳高:你每天进步一厘米,但横杆一直架在 1.8 米,前面几个月的记录全是「未过杆」,直到某一天突然「过了」。进步其实一直在发生,只是记分方式没体现出来。

学界对涌现仍在讨论。对普通用户来说,更实用的结论是:模型变大带来的能力提升通常是真实的,但某项具体能力会在多大规模出现,很难提前精确预言。所以新模型好不好用,终究要拿你的任务实测。

评测集:模型的「考试卷」

评测集(也叫基准测试)就是给模型准备的标准化考卷。常见的有这几类:

类型考什么常见例子需要注意
知识问答多学科选择题MMLU、C-Eval、CMMLU选择题可以蒙,和实际使用有距离
数学推理解题过程和答案GSM8K(小学数学应用题)、MATH(竞赛数学)老题目容易被模型「见过」
编程写出能通过测试的代码HumanEval、SWE-bench(修复真实代码仓库里的问题)覆盖的场景有限
人类偏好真人匿名对比两个回答并投票「竞技场」式排行榜投票者容易偏爱更长、更漂亮、更讨喜的回答
长文本与智能体在长材料里找信息、完成多步任务「大海捞针」测试、各类智能体评测方法还在快速演变

考卷也会「过时」。一份评测推出几年后,主流模型的分数都挤在很高的位置,彼此拉不开差距,这叫饱和。于是研究者会不断推出更难的新考卷,这也是你总能看到新榜单名字的原因。

跑分为什么会「虚高」

把评测和学校考试对照着看,问题就很清楚了:

考试里的问题评测里的对应
考前泄题数据污染:题目和答案被读进了训练数据
只练考点、背套路针对榜单专门优化
开卷、闭卷、限时不同测试条件不统一
卷面整洁能拿印象分偏好榜偏爱长而漂亮的回答

数据污染是最需要警惕的一项。预训练要读遍互联网,而很多评测的题目和答案本来就公开在网上,很可能被一起读进去。模型考出高分,也许是真会做,也许只是「见过原题」。研究者的检验办法之一,是把题目换个数字、换种说法,重新出一套难度相同的题;有研究这样做之后发现,部分模型的成绩明显下滑。另一种办法是专门用模型训练截止之后才出现的新题来考。

针对性优化也很常见。经济学里有一条常被引用的「古德哈特定律」,大意是:一个指标一旦成为大家追逐的目标,它就不再是一个好指标。榜单越受关注,越容易被刻意「刷」。

测法不同同样会造成很大差异:给不给示例、允不允许先思考、能不能多次作答取最好、提示词怎么写,都可能让同一个模型的分数差出一截。不同厂商各自公布的成绩,未必是在相同条件下测得的,直接横向比较要格外小心。

普通人怎么选:给自己出一份「小考卷」

榜单可以参考,但最可靠的依据,是模型在你自己的任务上表现如何。做法并不复杂:

  1. 选题:从真实工作里挑 10~20 个有代表性的任务,比如写周报、改合同条款、写表格公式、回复客户,最好包含几个你知道标准答案的;
  2. 同题同条件:同一份提示词和材料,分别交给几个候选模型;打分时尽量隐去模型名字,避免先入为主;
  3. 按你在乎的维度打分:准确性、格式是否遵循、语气是否合适、速度和成本;
  4. 多跑几次:每个任务跑两三遍,看结果稳不稳定(还记得「温度与采样」那一节讲的「抽签」吗);
  5. 定期复测:模型更新很快,隔几个月或有新模型时再考一次。

记录表可以很简单:

任务:把会议纪要整理成待办清单,含负责人和截止时间
模型 A:准确 __/5 · 格式 __/5 · 语气 __/5 · 稳定性 __/5
模型 B:准确 __/5 · 格式 __/5 · 语气 __/5 · 稳定性 __/5
备注:哪个漏了信息、哪个格式出错、哪个最省事

小贴士:只要你的小考卷不公开到网上,就基本不存在「泄题」问题,这正是它比公开榜单更可靠的地方。

本节要点

  • 规模定律:增加参数、数据和算力,模型误差会平稳、可预测地下降,但每一步进步的代价越来越高。
  • 参数和数据要大致同步增长;使用阶段「多想一会儿」或多次投票,也是一种扩展规模的方式。
  • 「涌现」的突变感,部分可能来自「全对才得分」的评分方式;某项能力何时出现很难提前精确预言。
  • 评测集是模型的考卷,但会饱和,还可能因数据污染、刷榜、测法不同和评审偏好而失真。
  • 选模型最可靠的办法,是用自己的真实任务出一份「小考卷」,在相同条件下盲评并定期复测。

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