百川的大模型KnowHow

卷友们好，我是rumor。

大模型是一个实验工程，涉及数据清洗、底层框架、算法策略等多个工序，每个环节都有很多坑，因此知道如何避坑和技术选型非常重要，可以节省很多算力和时间，说白了就是一摞摞毛爷爷。

近期百川智能发布了Baichuan2的7B和13B版本，可能不少卷友被刷屏惯了没有仔细看，他们在放出模型的同时也给了一份技术报告，里面干货满满，因此我自来水一波，带大家一起看看百川积累的KnowHow。同时也有一些我没完全懂的地方，希望抛砖引玉，可以一起在评论区讨论。

Pre-train

数据

数据多样性

1. 从不同的来源获取数据，最好建立一个类目体系，可以提升对整体数据分布的把控，方便后续增减。

2. 进行聚类和去重，可以通过LSH局部敏感或者稠密向量作为聚类特征，LSH更快一些，但向量可以更好地编码语义。但这里有个问题是需要卡阈值，去重过猛会影响多样性降低泛化能力。因此百川选择的做法是去除一部分，并对剩余的样本打分，作为预训练时采样的权重。

整体去重的流程如下（这里我没太懂的是为何把Document去重放在最后一步，如果放在前面的环节应该可以显著减少句子和段落的数据量）：

数据质量

1. 采用句子级别的分类器进行过滤，这个是业内常用做法了，但具体用什么数据训练，用什么标准标注没有细说。

2. 对于内容安全，用规则和模型洗掉有害内容，还额外找了一些正向价值观的数据源，提升采样概率。

模型结构

Tokenizer

Tokenizer的难点是平衡压缩比和词表尺寸，比如频繁出现的几个中文是可以用1个token表示的，这样inference时就会很快，但合并的话这几个中文字单独的embedding训练可能就不充分，跟其他字组合时语义表示会不够好。

因此百川使用BPE，选择了比较折中的12万大小，同时披露了以下细节：

1. 对原始数据不做任何归一化

2. 把数字完全拆开，可以更好理解数值数据

3. 为了代码数据，专门增加空格token

4. 覆盖率在0.9999，只有少量fall back（一种避免OOV的方法，在碰到unknown中文时会变成utf8的byte token）

位置编码

由于有外推的需求，最近位置编码有很多新的工作，比较火的当属RoPE和ALiBi，这里百川都用了，因为他们实验发现位置编码并没有显著影响模型表现，同时进行了速度优化：

1. RoPE + Flash Attention

2. ALiBi + xFormers

激活函数

采用了表现更好的SwiGLU，由于SwiGLU有三个矩阵，引入了更多参数，因此百川缩小了FFN层的尺寸（4->8/3再处理成128的倍数）。

Normalisations

1. 对Transformer的输入采用LayerNorm，对warm-up更鲁棒

2. 采用了RMSNorm的实现，指计算输入特征的方差，提升计算效率

混合精度

采用BF16，因为其具有更大的范围，可以让训练更稳定，但对于位置编码、优化器等，采用全精度。

提升稳定性

1. NormHead：对输出的表示进行归一化。首先低频token的模会在训练中变小，进行归一化后可以提升稳定性。另外百川通过对输出表示聚类，发现cosine距离可以将相似语义的聚到一起而L2距离不行，归一化可以消除最终计算logits时点乘中L2的影响。从实验结果可以明显发现loss收敛更好更稳定。

2. Max-z loss：在训练过程中，百川发现模型的logits都很大，这样就会对解码时的超参数鲁棒性较低，因此增加max-z loss拉低logits的值。

注：对于预训练的优化解读跳过了Infra的部分，不是那么懂。。

Alignment

SFT

1. 数据质量：采用抽检的方式进行质量把控，抽一批数据检查，不合格全部退回。

2. 数据数量：100k（目前开源SFT数据还是挺多的，不知道百川出于什么考虑

Reward Model

1. Prompt多样性：构造了一个200+细分类目的数据体系，尽可能覆盖用户需求，同时提升每类prompt多样性，从而提升泛化能力

2. Response多样性：用不同尺寸和阶段的百川模型生成答案，不使用其他开源模型（经验证无法提升RM准确率）

PPO

1. 预先对critic模型进行了warmup

2. 为提升RL稳定性，进行梯度裁剪

安全

由于模型开源，百川在内容安全上非常细致，包括：

1. 聘请10位专业审核人员构建了100+安全类目

2. 用50人的标注团队构建了200K攻击指令

3. 对于攻击指令，生产多样性很大的回答

总结

Baichuan2的效果比第一版提升了很多，在推理任务上效果翻倍，是目前开源模型中过了最多中文语料的模型。欢迎用过的朋友在评论区反馈效果～

---

我是朋克又极客的AI算法小姐姐rumor

北航本硕，NLP算法工程师，谷歌开发者专家

欢迎关注我，带你学习带你肝

一起在人工智能时代旋转跳跃眨巴眼

「感恩开源，白嫖开心」