Transformer彻底剖析(9):归一化演进——BatchNorm、LayerNorm、RMSNorm、Post-LN / Pre-LN、DeepNorm

目录

[1 为什么需要归一化](#1 为什么需要归一化)

[2 BatchNorm](#2 BatchNorm)

[3 LayerNorm](#3 LayerNorm)

[4 RMSNorm](#4 RMSNorm)

[5 Post-LN / Pre-LN](#5 Post-LN / Pre-LN)

[6 DeepNorm](#6 DeepNorm)


abstract:

**归一化是为了防止梯度爆炸或梯度消失,**归一化通过稳定中间激活的尺度,从而缓解梯度爆炸/消失,让训练更稳、更快。

  • BN:在一个 batch 里,对同一个特征维跨样本做归一化(减均值 / 除标准差)。
  • LN:对某一个 token 的隐向量内部(特征维)做归一化,公式同样是减均值 / 除标准差。
  • 所以 LN 不依赖 batch 里有多少条、多长,更适合 NLP / Transformer。
  1. 统计量依赖当前 batch:换一批,均值方差就变;batch 小或不稳时很伤。
  2. 变长 + padding:pad 位置会污染 BN 的 batch 统计。
  3. 推理常 batch=1(逐 token 生成):BN 训练用 batch 统计、推理用滑动平均,和 LLM 推理方式不契合。
  4. Transformer 里更自然的是:每个 token 自己的 ddd 维向量归一化 → 这就是 LN。

DeepNorm =前向用 α放大残差 x + 用 β 初始化时压小子层权重;

DeepNorm本质上还是LayerNorm,他改进的是 Post-LN 残差怎么加权(α\alphaα)+ 子层怎么初始化(β\betaβ);里面仍然用原来的 LN。

1 为什么需要归一化

训练时 WWW 从随机开始(并持续更新)→ 中间激活尺度易失控 → 梯度易爆炸/消失 → 需要归一化管住尺度。

归一化的直接作用是管住中间激活的尺度;表现出来就是:

  • 减轻 梯度爆炸 / 梯度消失
  • 训练更 稳(不易崩、对学习率更不敏感)
  • 往往更 快(可以用更大学习率、更少 warmup、收敛更好)

2 BatchNorm

把每个特征都拉回均值为零,方差为一的分布,

他依赖批次内的统计,而且训练时是大批次,而推理时候往往不是大批次,

3 LayerNorm

  • BN:在一个 batch 里,对同一个特征维跨样本做归一化(减均值 / 除标准差)。
  • LN:对某一个 token 的隐向量内部(特征维)做归一化,公式同样是减均值 / 除标准差。
  • 所以 LN 不依赖 batch 里有多少条、多长,更适合 NLP / Transformer。
  1. 统计量依赖当前 batch:换一批,均值方差就变;batch 小或不稳时很伤。
  2. 变长 + padding:pad 位置会污染 BN 的 batch 统计。
  3. 推理常 batch=1(逐 token 生成):BN 训练用 batch 统计、推理用滑动平均,和 LLM 推理方式不契合。
  4. Transformer 里更自然的是:每个 token 自己的 ddd 维向量归一化 → 这就是 LN。

4 RMSNorm

5 Post-LN / Pre-LN

DeepNorm = 前向用 α放大残差 X 以及 用 β初始化时压小子层权重;

6 DeepNorm

DeepNorm本质上还是LayerNorm,他改进的是 Post-LN 残差怎么加权(α\alphaα)+ 子层怎么初始化(β\betaβ);里面仍然用原来的 LN。

相关推荐
飞哥数智坊1 小时前
打造自己的 Personal Agent,从抄大肥鱼作业开始
人工智能·deepseek
对你无可奈何2 小时前
Magpie 实战:把 WorkBuddy、Qoder 的订阅模型接进一个本地池子
人工智能
Csvn2 小时前
每请求到底多少钱?把 Token 成本算成可观测指标(C01)
人工智能·aigc·agent
吴名氏.2 小时前
Java转AI Agent教程(第十三周)混合检索与重排
java·数据库·人工智能·ai·ai agent
老金带你玩AI3 小时前
惊人的一致性!Seedream 5.5实测!
人工智能
用户080775907854 小时前
从输入到输出:大模型推理全流程复盘(含纠错清单)
深度学习
数据技术说4 小时前
在 KES AI 数据库上搭一条 NL2SQL 链路:语义、召回、权限各放哪
人工智能·sql·代码规范
jay神4 小时前
基于 YOLOv8 的手势识别系统(Web 版)
前端·人工智能·python·深度学习·yolo·计算机视觉·计算机毕业设计
奶油话梅糖4 小时前
用 iPhone 扫一间房,AI 帮你在浏览器里 1:1 重建它:Wes Bos 的 scan-to-threejs 工作流
人工智能·ios·iphone