GPT

把 Transformer Decoder 用于生成式预训练，并证明预训练得到的语言知识可以迁移到多个 NLP 任务。

1. 想解决的问题

GPT 原论文的全名是：

Improving Language Understanding by Generative Pre-Training

关注的问题：NLP 的标注数据很少，但互联网中存在大量无标注文本，能不能先从这些无标注文本中学习通用的语言知识，再把这些知识迁移到各种具体任务？

因此 GPT 提出了经典的：

Generative Pre-Training + Discriminative Fine-Tuning

也就是：

大量无标注文本
      ↓
   预训练
      ↓
学习通用语言知识
      ↓
针对具体任务微调
      ↓
分类 / 推理 / 问答 / 相似度......

是后来大语言模型发展的重要基础。

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2. 网络结构？

GPT 使用 Transformer Decoder。整体结构可以理解为：

输入文本
   ↓
Token Embedding + Position Embedding
   ↓
Transformer Decoder
   ↓
Transformer Decoder
   ↓
...
   ↓
Transformer Decoder
   ↓
每个位置的上下文表示
   ↓
Linear + Softmax
   ↓
预测下一个 Token

原始 GPT 使用12 层 Transformer Decoder，hidden size 为 768，12 个 attention heads，约 117M 参数。

GPT 的重要工作是：

把 Transformer Decoder 用于生成式预训练，并证明预训练得到的语言知识可以迁移到多个 NLP 任务。

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3. GPT 是如何进行预训练的？

是 GPT 和 BERT 最重要的区别之一。

GPT 使用的是自回归语言模型（Autoregressive Language Model）。

如：

The cat is sitting on the mat.

GPT 会学习：利用前面的 Token 预测下一个 Token。

The → 预测 cat
The cat → 预测 is
The cat is → 预测 sitting
The cat is sitting → 预测 on
...

数学形式：

所以 GPT 的训练目标本质上就是：给定前面的词→预测下一个词

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4. 为什么 GPT 必须使用 Mask？

因为 GPT 要模拟真正的文本生成过程。

假设：

The cat is sitting

当 GPT 预测 sitting 时，它只能看到：

The cat is → sitting

不能提前看到：

on the mat

否则训练的时候就相当于"作弊"。

因此 GPT 使用 causal mask / causal attention：

        The  cat  is  sitting  on
The      ✓    ✗    ✗     ✗      ✗
cat      ✓    ✓    ✗     ✗      ✗
is       ✓    ✓    ✓     ✗      ✗
sitting  ✓    ✓    ✓     ✓      ✗
on       ✓    ✓    ✓     ✓      ✓

所以 GPT 的 Self-Attention 是：

只能看当前位置及其左侧的 Token。

这也是为什么 GPT 属于 Decoder-only Transformer。

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5. 为什么叫"Generative"？

因为它天然具有生成能力。

例如给 GPT：

The weather today is

它预测：

The weather today is → good

然后把 good 接回去：

The weather today is good

再预测：

→ .

不断重复：

已有文本 → 预测下一个 Token → 把 Token 加回来 → 继续预测 → ......

最终生成完整文本。所以 GPT 的预训练目标本身就和文本生成高度一致。

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6. 预训练之后怎么办？

GPT 原论文并不是直接让预训练模型去做所有任务，而是继续进行 Fine-tuning。

如：

情感分类

"I really like this movie." → GPT → 分类层 → Positive

文本蕴含

Premise + Hypothesis → GPT → 分类器 → Entailment / Neutral / Contradiction

问答

Question + Passage → GPT → 输出答案

因此 GPT 的核心范式是：

                    GPT
                     │
          ┌──────────┴──────────┐
          ↓                     ↓
   Unsupervised              Supervised
    Pre-Training             Fine-Tuning
          ↓                     ↓
 大规模无标注文本          下游任务数据
          │                     │
          └──────────┬──────────┘
                     ↓
               下游任务性能

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7. GPT 和 BERT 的区别

对理解后面的 LLM 很重要。

	GPT	BERT
Transformer	Decoder	Encoder
Attention	单向	双向
预训练目标	自回归语言模型	MLM + NSP
预测方式	预测下一个 Token	预测被 Mask 的 Token
主要特点	生成	理解
典型方向	GPT → GPT-2 → GPT-3 → ChatGPT	BERT → RoBERTa → DeBERTa

直观理解：

BERT：

The cat is [MASK] on the mat.
             ↑
         左边 + 右边
             ↓
          sitting

而 GPT：

The cat is
     ↓
  sitting
     ↓
The cat is sitting
     ↓
    on

BERT 是"根据上下文填空"，GPT 是"根据前文续写"。

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8. GPT 原论文真正重要的贡献是什么？

GPT 原论文最值得记住的是下面三个点：

① Generative Pre-Training

利用大量无标注文本训练 Transformer：

先让模型自己从海量文本中学习语言规律。

② Pre-training + Fine-tuning

预训练得到通用语言知识，再针对具体任务进行微调，这成为后来大模型非常重要的基本范式。

通用语言知识 → 迁移 → 具体 NLP 任务

③ Transformer Decoder 成为生成式语言模型的核心架构

GPT 证明了：

Decoder-only Transformer + 自回归语言建模，可以学习非常强的通用语言表示。

后面的 GPT-2、GPT-3 则沿着这条路线不断扩大模型和数据规模。

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9. 和你前面看的 BERT 放在一起

你可以把两篇论文记成：

BERT（2018）
Transformer Encoder
       ↓
双向 Self-Attention
       ↓
Masked Language Model
       ↓
学习上下文表示
       ↓
理解型 NLP


GPT（2018）
Transformer Decoder
       ↓
单向 Causal Attention
       ↓
Autoregressive LM
       ↓
预测下一个 Token
       ↓
生成型 NLP

一句话总结 GPT：

GPT 基于 Transformer Decoder，通过自回归语言建模在大规模无标注文本上进行生成式预训练，学习通用语言知识，再通过微调迁移到各种下游 NLP 任务，为后续 GPT 系列大语言模型奠定了基础。