Prompt Tuning

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一、什么是 PromptTuning?

PromptTuning(提示调优)是一种参数高效的大模型适配技术 ,属于 PEFT(Parameter-Efficient Fine-Tuning,参数高效微调)的分支,核心目标是用极少的训练成本,让大模型快速适配特定任务的输出格式 / 风格 / 能力------ 比如你的体检报告质控需要模型「稳定输出 JSON 结构化结果、不漏检异常指标」,居家养老机器人需要模型「固定用温和的家人语气回复」,这些都可以通过 PromptTuning 实现。

它和你之前了解的全参数微调、LoRA、DPO/RLHF的核心区别是:

技术类型 训练参数量 核心目标 算力要求 适配场景
全参数微调 基座模型全部参数(7B 模型≈13GB 参数) 让模型学习全新任务能力 极高(A100 多卡) 有充足算力 + 大量数据的场景
LoRA 基座模型注意力层的低秩矩阵(≈0.1%-1% 基座参数) 增强模型的特定任务能力 中(单卡 A10) 需要模型理解新领域知识的场景
PromptTuning 仅训练「虚拟提示 token 的 embedding」(≈几万 - 几十万参数) 约束模型的输出格式 / 风格 / 逻辑 极低(单卡 4G 即可) 固定格式 / 固定风格的适配场景
DPO/RLHF 全参数 / PEFT 参数 + 对齐损失 让模型贴合人类偏好 中高 需要输出符合人类主观偏好的场景

PromptTuning 是性价比最高的选择 ------用几十 KB 的训练参数、单卡 4G 显存、几小时的训练时间,就能让模型稳定输出符合要求的结果


二、PromptTuning 的核心原理:硬提示 vs 软提示

PromptTuning 分为两类,你之前用到的「人工编写提示词(比如请作为体检报告质控专员,输出JSON格式结果)」属于硬提示(Hard Prompt) ,而我们通常说的 PromptTuning 指的是软提示(Soft Prompt)

  1. 硬提示(Hard Prompt)
    • 本质:人工设计的自然语言提示词,直接作为输入传给模型
    • 优点:不需要训练,快速验证想法
    • 缺点:需要反复调试(比如你可能要改几十次提示词才能让模型稳定输出 JSON)、对复杂任务(比如体检报告多指标联动质控)不稳定、无法适配个性化的输出风格
  2. 软提示(Soft Prompt)
    • 本质:一段可训练的连续向量(虚拟 token 的 embedding),嵌入到基座模型的输入 embedding 层中,不会改变基座模型的任何参数
    • 核心逻辑:
      1. 在基座模型的输入 token 的 embedding 前面,添加一段长度为N(通常 10-50)的「虚拟 token 的 embedding」,这段 embedding 是随机初始化的
      2. 训练时冻结基座模型的所有参数,只更新这段虚拟 token 的 embedding 参数
      3. 用「指令 - 目标输出」的样本训练,让模型学习到:只要输入带有这段软提示,就会输出符合要求的格式 / 风格
    • 优点:不需要人工调试复杂提示词、输出稳定性极高、训练成本极低、可以多任务复用

不在模型内部插入可训练模块,而是在输入序列前添加一组可学习的"软提示"(soft prompts),这些提示是连续的嵌入向量(非真实 token),仅训练这些提示,冻结整个大模型。

三、Prompt Tuning 适用的场景

场景 1:超大规模模型(>10B 参数) + 小样本数据

  • 为什么有效

    研究表明(Lester et al., 2021),Prompt Tuning 在 GPT-3(175B) 上性能接近全参数微调,但在 BERT(110M) 上效果差。

    模型越大,Prompt Tuning 越有效(因大模型具有更强的"prompt 表达能力")。

  • 典型用例

    • 使用 Llama-3-70B 或 Qwen-Max 进行领域适配
    • 仅有 100~1k 条标注数据
    • 不想/不能微调主干模型

经验法则:模型 ≥ 7B 参数 + 数据 ≤ 5k 条 → 可尝试 Prompt Tuning


场景 2:多任务学习 / 动态任务切换

  • 每个任务训练一个独立的 soft prompt 向量

  • 推理时根据任务 ID 加载对应 prompt

  • 存储成本极低:100 个任务 ≈ 100 × 0.5MB = 50MB

  • 典型用例

    • 企业级 AI 平台支持 NLP、代码、客服等多任务
    • 边缘设备上部署多个轻量级适配器

场景 3:资源极度受限环境

  • 硬件限制:只有 16GB 显存(如 RTX 4080)
  • 无法使用 LoRA(LoRA 仍需反向传播 through 主干)
  • Prompt Tuning 只需前向 + 优化 prompt embeddings,显存压力最小

实测:在 24G 显存上,Prompt Tuning 可微调 Qwen-72B,而 LoRA 都难以加载。

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