大模型的权重到底怎么用？拆开一个 token 的生成过程

我们已经知道，大模型里有很多参数，训练时会调整它们，平常聊天时通常不会。

但这还没回答一个最直观的问题：

一堆固定的数字，怎么就能变成一句新话？

"经过注意力、FFN，最后预测下一个 token"这句话没有错，但跳过了最关键的部分：数据到底怎样使用这些权重？

这篇只沿着一个例子往下走，不展开训练、蒸馏和量化。

假设输入是"我喜欢"，为了讲解，约定分成两个 token：

• A = "我"，已经输入。
• B = "喜欢"，已经输入。
• C = "猫"，假设下一步选中了它。
• D = "。"，假设再下一步选中了它。

这里的切分、编号、向量和分数都是教学示意，不是真实模型的测量结果。"我喜欢"也完全可能接出其他内容。

本文讨论常见的、从左到右生成文本的 decoder-only Transformer；层内顺序采用常见的 Pre-Norm 形式，不代表所有模型都完全相同。

一、先分清：词表、代码和权重不是一回事

运行一个模型，通常需要几类东西配合：

组成	负责什么
分词器与词表	把文字片段转换成 token ID，也能把 ID 序列还原成文字
结构配置	说明有多少层、每层多宽、多少注意力头等
执行代码	规定怎样查表、乘矩阵、计算注意力，以及按什么顺序执行
参数权重	训练得到的数字，包括词嵌入、各层 Attention、FFN、归一化参数和 LM Head 等

这些不一定打包在同一个文件里。比如，权重在下载的模型文件中，执行代码可能由推理框架提供。配置用于构建结构，加载器再把权重装进去。模型加载文档

图里最需要区分的是两张"表"：

• 词表：记录 ID 和文字片段的对应关系。
• Embedding 权重表：记录每个 ID 对应的一串数字，也就是向量。

例如，"喜欢"可能被示意为 ID 102；查 Embedding 表后，得到 [0.2, -0.7, ...]。

102 只是编号，不表示"喜欢的程度是 102"。后续神经网络主要处理的是查出来的向量，不是直接拿这个编号做语义运算。分词器说明、Embedding 说明

二、权重怎么参与计算？不是去答案表里查一句话

向量可以先理解成"一串数字"，权重矩阵可以先理解成"一张数字表"。

最常见的运算是：拿向量里的多个数字，分别乘上表里的权重，再加起来，得到一个新数字。换一组权重，就能得到另一个新数字。

举一个独立的微型算例：

输入的两个数字：  2、-1
使用的两个权重：  0.5、0.2

算出一个新数字：  2 × 0.5 + (-1) × 0.2 = 0.8

矩阵乘法，就是把很多这样的计算组织起来，一次算出一串新数字。部分计算还会加上叫作"偏置"的参数。线性层说明

所以，并不是"一个维度只配一个权重，乘完就结束"。一个输出维度，通常会组合多个输入维度的信息。

普通推理时，表里的权重不变，但输入向量不同，算出的结果就会不同。

这也是为什么同一个模型，既能续写"我喜欢"，也能回答别的问题：它重复使用同一套计算规则和权重，处理不同的数据。

至于某个数字是不是"猫的特征"、某个维度是不是"情绪"，通常没有这样人工指定、一一对应的标签，不能按一张中文属性表理解。

三、只拆一层：Attention 和 FFN 分别算什么？

现在，"我"和"喜欢"都已经变成了向量。

假设我们停在某一层，盯住 B，也就是"喜欢"这个位置。这一层要做的是：更新 B 的向量。此时还没有选出 C"猫"。

1. Attention：先算"参考谁、参考多少"，再混合信息

它不是看到"喜欢"两个字，就按人工规则认定应该关注"我"。它依然在算数字。

可以拆成三步。

第一步：用训练好的权重，把输入向量变成三类向量。

这三类向量叫 Q、K、V。先不用背英文，可以这样记：Q、K 用于计算匹配程度，V 是随后参与混合的信息。

例如，B 的输入向量经过 Q 投影权重，得到 B 的 Q；A、B 的输入向量分别经过 K、V 投影权重，得到各自的 K、V。

投影权重是训练好的；本次得到的 Q、K、V 是运行时数据。换了上下文、层或位置，结果可以不同。

第二步：用 B 的 Q，分别和 A、B 的 K 计算分数。

经过缩放、可见范围限制和 softmax 转换后，得到一组和为 1 的比例。

假设某一层的某一个头，本次算出的比例是：

参考 A"我"：   30%
参考 B"喜欢"：70%

这两个比例只是示意，而且是这次算出来的，不是模型文件里写死的"我占 30%"。

从左到右生成时，B 可以参考自己和前面的 A，不能参考未来的 C。

第三步：按这个比例混合 V。

也就是：取 A 的 V 的 30%，加上 B 的 V 的 70%。多个头会各自计算，再合并，并通过一组输出投影权重。

得到的仍然是一串数字：给 B 位置的更新量，不是一个新词。Attention 原理与多头计算

注意这里有两种容易混淆的"权重"：

名称	来源	普通推理时是否固定
Q/K/V 等投影权重	训练得到的模型参数	固定
注意力权重，也就是上面的参考比例	根据本次输入计算	随输入和位置变化

它们都叫"权重"，但不是同一类东西。

2. FFN：不再挑别的 token，而是重新组合当前向量里的数字

Attention 的结果与原向量相加后，B 的表示已经带上了上下文信息。经过归一化，它进入 FFN，也叫前馈网络，代码里常写作 MLP。

为了看清原理，先看一种简单的 FFN：

B 的向量 → 第一组权重 → 非线性变换 → 第二组权重 → 更新量

第一组权重把输入的多个数字重新组合，通常会得到一串更长的中间向量。例如，教学模型可以把 4 个数字变成 8 个数字。

中间再加一道非线性变换。最简单的例子是 ReLU：负数变成 0，正数保留。这样，哪些中间值继续发挥作用，就与这次输入有关。

第二组权重再把这些中间值组合回原来的宽度，例如从 8 个数字回到 4 个数字，方便与原向量相加。

这里变多的是一个向量里的数字，不是 token 数从 4 个变成了 8 个。

这也解释了为什么 FFN 不只是"又乘一次矩阵"：如果中间没有非线性，连续两次线性变换可以合成一次，表达能力就不同了。原始 Transformer 的逐位置 FFN 使用两次线性变换和 ReLU；同一层的所有位置复用相同参数，不同层使用各自的参数。FFN 原理

实际模型可能采用带门控的 FFN，例如 Llama 实现会让两条计算分支相乘，再投影回来；不一定是上述 ReLU 版本。这里保留的是共同点：使用学到的参数，对每个位置的向量做非线性变换。

FFN 不会直接去读取 A 的向量，但 B 交给它的输入，已经包含 Attention 汇入的上下文。因此，"逐位置处理"不等于"完全不知道前文"。

3. 一层结束了，为什么还没有新 token？

因为 Attention 和 FFN 的输出都是向量。

图中还有两个辅助操作：归一化用于调整向量的数值尺度；残差相加是把模块更新量加回它的输入，保留原来的信息通路。

以图中的 Pre-Norm 顺序为例：

先归一化 → Attention → 加回这一段的输入
再归一化 → FFN       → 加回这一段的输入

B 的向量更新后，会交给下一层。下一层也做 Attention 和 FFN，但使用的是下一层自己的权重。如此走完 N 层，才进入最终归一化和输出打分。层顺序、FFN 与输出层实现

层数不是生成次数。经过 N 层，是本轮计算的一部分，不是生成了 N 个 token。

四、LM Head：现在才开始给候选 token 打分

处理完输入 A、B 后，我们取最后一个已知位置 B 的最终向量，用它预测后面接什么。

LM Head 不是另外请来的评分模型。它就是当前模型的输出层，有自己的训练参数；有些模型会与 Embedding 共享权重。

它把这串向量与输出权重矩阵相乘，得到与词表大小对应的一串分数：一个候选 token 对应一个分数。这些原始分数叫 logits。

例如，只展示其中三个候选的示意分数：

候选 token	本轮分数
猫	3.2
茶	2.7
书	1.1

这个表不是事先存好的答案。事先存好的是计算这些分数的权重；分数由本轮向量算出来。

接下来才轮到生成策略：可以取最高分，也可以把分数转换为概率后采样。采样不保证每次都选最高分，而且这种概率不是"答案客观正确的概率"。

假设这次选中了"猫"的 ID，它才成为新 token C。分词器再把 ID 序列解码成我们看见的文字。

到这里，才算走完了"根据 A、B，生成 C"的过程。

五、生成了"猫"，下一轮怎么继续？

最容易绕晕的地方，是把"正在处理的 token"和"即将生成的 token"都叫成"当前 token"。

我们直接把两轮分开。

第一轮，模型处理已知的 A、B。经过各层计算，使用 B 的最终向量，选出 C"猫"。

第二轮，"猫"已经是已知 token。它的 ID 直接作为新输入，查 Embedding、经过各层 Attention 和 FFN，最后用 C 的最终向量预测 D"。"。

注意，不需要先把"猫"显示成文字，再重新分词。生成循环里已经拿到了它的 ID，可以直接续在 token 序列后面。

使用 KV Cache 时，也不用每轮把 A、B 的全部计算重做一遍。第一轮各层算出的 A、B 的 K、V 会被保存；第二轮处理 C 到哪一层，就复用那一层对应的历史 K、V，同时计算 C 自己的 Q、K、V。

因此，第二轮虽然通常只把 C 作为新增输入送进网络，但它的 Attention 仍能通过缓存参考 A、B，不是只看"猫"这一个词。KV Cache 与逐步生成

还有一个时间点值得记住：刚选出 C 时，缓存里还没有 C 自己的 K、V；下一轮真正处理 C 时，才会计算并写入。

KV Cache 是运行中保存的中间数据，不是新训练的权重。两轮使用的模型参数仍然是同一套。

最后，把整件事压成四句话

1. 权重是训练好的计算参数，不是一张现成的回答列表。
2. Attention 用本轮算出的比例混合可见位置的信息；FFN 对各位置的向量分别做非线性变换。
3. 经过所有层后，LM Head 算候选分数，生成策略才选出新 token。
4. 新 token 成为下一轮的已知输入；参数通常不变，向量、分数和缓存继续变化。

再回到开头的问题：固定的数字为什么能生成新话？

不是因为权重文件里藏着每一句完整答案，而是因为这套训练得到的计算，能把不同上下文变成不同的候选分数，再一步步选出后面的 token。