大模型的“成本瘦身”運動
大多數(shù)人可能都有感知,即大模型一直在變大,其存儲成本、運維成本等各項成本也在不斷增加,這就導致大模型成為了一門極其燒錢的生意。這個時候問題就來了,當一味求大的時代過去之后,我們要怎么給大模型“減負”呢?具體可以怎么實現(xiàn)?
數(shù)據(jù)大、參數(shù)量大、算力大,大模型的某些能力才會“涌現(xiàn)”,這一點在科技圈廣為流傳。
做大模型的主流思想是:不要輕易說模型“不行”,如果“它還沒行”,那就做得更大一點。
所以,不到一年的時間,大模型的參數(shù)規(guī)模增長100倍,如今已經(jīng)突破了萬億級別,資源消耗量巨大,也帶來了越來越高的存儲成本、推理成本、運維成本、落地成本……以及社會成本。
目前,大模型仍處于商業(yè)化的黎明,如何回收大模型的投入,還存在很多未知數(shù)與不確定,而大模型一直在變大,成了一門極其燒錢的生意,背靠微軟的Open AI,2022年就虧損了5.4 億美元左右。
不斷膨脹的成本,就是一張張真金白銀的賬單,壓在大模型企業(yè)身上的一根根“稻草”。Anthropic的首席執(zhí)行官Dario Amodei最近預測,在未來兩年內(nèi),他們的模型成本將達到100億美元。
除了企業(yè)自身,社會也同樣在承擔大模型的隱形成本。谷歌就曾報告稱,訓練 PaLM 在大約兩個月內(nèi)耗費了大約 3.4 千瓦時的電量,相當于300 個家庭每年的能源消耗總量。大模型高能耗給環(huán)境帶來的負擔和成本,最終由整個社會來買單的。
很顯然,無論是商業(yè)上、環(huán)境上,比拼模型體量都是不可持續(xù)的。
一味求大的時代,已經(jīng)過去了。
問題是,怎么給大模型“減負”呢?
事實上,通用大模型的頭部廠商,一直都在積極地開展“成本瘦身”運動。
比如微軟在Microsoft Build 2020 上曾公開了為GPT-3提供支持的AI supercomputing超級計算機,可以讓AI模型的訓練效率比其他平臺高16倍,更快的訓練可以降低時間成本與風險成本。
國產(chǎn)大模型也不例外。
盤古大模型早在2.0版本中,就嘗試采用稀疏+稠密架構,以降低訓練成本。文心一言推出一個月以后,也通過技術手段將大模型的推理性能提升近10倍,推理成本降到原來的十分之一。
避免走向臃腫沉重,成為人人都能使用的工具,大模型的“成本瘦身運動”,勢在必行。具體怎么實現(xiàn)?本文就來談一談這個問題。
一、一口吃不成胖子
大模型的哪些成本可以優(yōu)化,哪些成本無法削減,哪些成本還要進一步加大投入?搞清楚這些之前,首先得知道是怎么胖的。才能在保證大模型的性能表現(xiàn)和用戶體驗(健康)的前提下,合理且精準地進行“成本瘦身”。
簡單來說,AI三要素——數(shù)據(jù)、算力、算法,仍然是決定大模型成本的最關鍵因素。
先說數(shù)據(jù)。garbage in, garbage out,在大模型時代依然適用。
數(shù)據(jù)質量會直接決定大模型的能力。OpenAI招聘了多位博士來處理各行業(yè)的專業(yè)數(shù)據(jù),并找了獨角獸企業(yè)Scale AI等多家數(shù)據(jù)標注公司,給GPT-3進行大規(guī)模的數(shù)據(jù)集投喂。同時,算法模型會不斷迭代升級,對數(shù)據(jù)量的需求會隨著使用量的上升和性能優(yōu)化而持續(xù)不短的時間。
中文大模型的成本高,一個主要原因就是,中文數(shù)據(jù)量和質量,與英文還存在差距,訓練中文大模型,需要采集和處理的中文語言數(shù)據(jù)更多。另一方面,英語語法結構相比中文更簡單,中文文本的復雜性和多樣性,有的中文詞匯可以表達多種含義,語境豐富,上下文理解的歧義多、難度大,也增加了中文模型的訓練難度,需要額外的資源來支撐中文大模型的訓練。
再說算力。
大模型的訓練、運行、服務、迭代等一整個全周期,都要計算和存儲資源。
大模型的訓練,主打一個“暴力美學”,參數(shù)越大,訓練所用的計算資源就越多。GPT-3所使用的超級計算機,包含了一萬個GPU、285000個處理器內(nèi)核。國內(nèi)的文心4.0,也是基于飛槳平臺在萬卡集群訓練出來的。
這還不算完。大模型在部署后開放服務,隨著使用量的增加,要完成的推理任務也越來越多。24小時進行大量的“思考”和“輸出”,這個推理過程,也會持續(xù)消耗計算資源,就像人腦在處理大量復雜任務時,需要消耗糖原,很容易感到饑餓,得大吃一頓來補充能量。所以,大模型的推理成本也是很高的。
175B的GPT-3部署后的推理至少需要五個A100 GPU,而國內(nèi)面向全社會開放服務的大模型,比如文心一言,據(jù)說推理成本也是上一代的8-10倍。
最后說說算法。
降低大模型對計算資源的巨大依賴,一個主流方案是優(yōu)化模型,在性能不變的基礎上,以更快的推理速度、更小的延遲、更低的資源需求來運行,相當于ROI投入產(chǎn)出比更高了,訓練、推理環(huán)節(jié)所需要的算力資源,單位成本更低。
有多少人工,就有多少智能,沒有人才不可能搞出真正能打的大模型。算法開發(fā)、測試、迭代、產(chǎn)品化等,都需要大量技術人才。人力成本究竟高不高,還要看大模型的商業(yè)模式是否穩(wěn)健。
學歷拉滿的人才隊伍,在研發(fā)階段,是相當有競爭力的。問題在于,怎么掙錢呢?
API調(diào)用或使用量收費,一個token不到一美分,回本盈利可能遙遙無期;付費訂閱(專業(yè)版),頭部大模型具有虹吸效應,大家都會選擇OpenAI或BATH等大廠,自家大模型能否被用戶接受并愿意付費,是未知數(shù);給行業(yè)客戶定制開發(fā),ToB要深入了解行業(yè),調(diào)研開發(fā)測試迭代,讓年薪幾十上百萬的算法工程師,在工地礦山農(nóng)場一待幾個月,項目的毛利率估計不會太好看。
所以,一個大模型能不能成功,不僅僅是靠算法本身的能力,還要看從開發(fā)到落地的商業(yè)循環(huán)是否可持續(xù)。
二、管住嘴,邁開腿
如果我們把大模型的成本“瘦身”,比作一個希望減去多余贅肉的人,那么這個目標,可以拆解為兩種基本途徑:
一是制造“熱量差”。就是管住嘴邁開腿,控制投入,減去多余的成本,加速商業(yè)化提高收入,自然就瘦了。
二是變成“易瘦體質”。充分了解大模型的機理,用新的架構來解決Transformer注意力機制的問題,擁有“怎么吃都不胖”的體質。
聽起來,第二種是不是非常有誘惑力呢?
不用苦哈哈的控制成本、吸引用戶、定制服務,輕輕松松躺著掙錢,還有這種好事兒?確實。
目前,所有的大語言模型都用的Transformer架構,而這種架構難以處理長文本及高分辨率圖像,邏輯推理、知識歸納等就靠“大力出奇跡”,成本高昂。很多基礎原理仍然不清楚,這就導致很多現(xiàn)存問題束手無策,比如“幻覺”的產(chǎn)生,推理能力有限等。
圖靈獎得主 Yann LeCun就不止一次批評過大語言模型的技術范式,認為“LLM 對世界的理解非常膚淺”,他希望構建一個“世界模型”,先學習世界運作方式,而后形成一個內(nèi)部模型,再通過這個內(nèi)部模型來完成各種任務。除此之外,關于AGI通用智能還有許多科學家從各自的研究領域去探討。
總結一下,當前的大語言模型,很多原理尚不清晰,技術仍在變化中。未來可能會出現(xiàn)其他技術范式,顛覆當前一味求大的模型,那時可能就不需要過高的成本,也就不用痛苦地“瘦身”了。
可能你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,研究底層的原理、找到一種更強大的AGI技術,這事兒雖然聽起來很酷,但實在沒譜,目前還沒有一個清晰的時間表。而這一輪大語言模型的技術范式,在工程實踐上是可行的,在產(chǎn)業(yè)中能work的,有提質增效的明確效果的。先用起來,把握住現(xiàn)在,才是科技企業(yè)的當務之急。
所以,大模型企業(yè)只能管住嘴、邁開腿,盡快控制成本、加速商業(yè)化,制造良性可持續(xù)發(fā)展的“熱量差”。
三、制造“熱量差”的四化運動
那么,究竟該怎么制造“熱量差”呢?綜合目前市面上的主流手段,我們將其總結為“四化運動”:數(shù)據(jù)規(guī)?;?、模型壓縮化、計算高效化、商業(yè)分層化。
數(shù)據(jù)規(guī)模化,是通過規(guī)模效應,來提高數(shù)據(jù)的邊際效益,獲得最佳性價比。規(guī)模效應主要通過三種方式來實現(xiàn)。
一是產(chǎn)業(yè)集中的規(guī)?;?,國家層面已經(jīng)明確提出,要“加快培育數(shù)據(jù)要素市場”,涉及數(shù)據(jù)生產(chǎn)、采集、存儲、加工、分析、服務等多個環(huán)節(jié),產(chǎn)業(yè)化有助于減少大模型企業(yè)的數(shù)據(jù)成本。
二是AI工具的應用,減少數(shù)據(jù)工程各個環(huán)節(jié)的人工參與,加快預訓練數(shù)據(jù)的處理,為模型訓練降本提效。
三是反饋數(shù)據(jù)的規(guī)模化。大模型對微調(diào)數(shù)據(jù)(SFT/RLHF)的需求量和質量要求很高,一些更早向全社會開放服務的大模型,如百度文心一言、商湯“商量SenseChat”、百川智能“百川大模型”、科大訊飛“星火大模型”等,“數(shù)據(jù)飛輪”更早開始轉動,有望更快一步達到邊際效益最優(yōu)的數(shù)據(jù)規(guī)模。
數(shù)據(jù)是有邊際效益的。OpenAl 已經(jīng)可以讓用戶來決定,是否允許其使用聊天數(shù)據(jù)進行訓練,也就是說,可以不再依賴用戶反饋數(shù)據(jù)了,那么數(shù)據(jù)的存儲和計算成本自然就能控制住了。
模型壓縮化,就是提高模型的性能,以更少的資源實現(xiàn)更高性能,將資源密集型的大模型,通過壓縮技術,轉化為更加緊湊高效的版本。類似于將脂肪轉化為肌肉,肌肉的密度更大,體重(性能)不變,人卻變瘦(更?。┝?。
目前,大模型壓縮的常見手段,主要有三種:量化、剪枝、知識蒸餾。
量化,相當于抽脂,簡單粗暴但是有效。模型的精度越高,所需要的存儲空間就越大。但在推理時,其實并不需要捕捉復雜模型中十分微小的梯度變化,所以量化可以直接降低模型的參數(shù)精度,“抽”去一部分細節(jié)性信息,從而減少占用空間,同時也不過于降低推理能力。
比如以問生圖的生成式 AI 模型Stable Diffusion,此前只能在云端運行,高通AI Research使用量化技術,讓模型可以在更低精度水平保持準確性,首次實現(xiàn)了在 Android 智能手機上部署 Stable Diffusion。量化技術,也在文心、盤古等國產(chǎn)大模型中有所應用。
剪枝,類似“切除手術”,直接減去一些對效果沒什么影響的旁枝,比如大量冗余的結構、神經(jīng)元,這些權重較小的部分刪減掉,對模型效果帶來的影響不大,也減少了模型的大小。當然,剪枝是一門“手藝活兒”,剪枝越精確,給模型準確率的損失就越小,壓縮效果越好。
知識蒸餾,就是讓大模型“蒸桑拿”,千億模型一通蒸餾,產(chǎn)出若干個性能接近、結構更簡的小模型,落地成本更低。挑戰(zhàn)在于,千億規(guī)模的模型蒸餾,也要消耗極高的計算資源,而且,從千億蒸餾到幾千萬,數(shù)據(jù)量差距過大,容易影響蒸餾的效果。無損蒸餾,是各大廠商的技術賽點之一。
既然模型壓縮技術,也會消耗計算資源,那么提高算力基礎設施的計算效率,就變得格外重要了。
計算高效化,是大模型廠商能夠以更高效益來提供模型服務的前提。
芯片和計算集群的性能,是研究和優(yōu)化的重點。微軟云azure專門為OpenAI打造了適用于AI計算的超級計算機。國內(nèi)廠商,百度、華為都擁有自研芯片、深度學習框架,可以通過端到端優(yōu)化來提升計算效率,提升大模型的訓練速度和推理速度,從而降低訓練時間和成本。
而對于產(chǎn)業(yè)大模型、行業(yè)大模型等非通用大模型來說,規(guī)模效應和硬件優(yōu)化技術有限,自行構建和維護基礎設施的成本是非常高的,使用云服務來訓練和部署服務,是成本更優(yōu)的選擇。
歸根結底,大模型要提升商業(yè)收入,來達到優(yōu)化ROI、回收成本的目的。目前,各類大模型的商業(yè)化,體現(xiàn)出了明顯的分層化特點。
簡單來說,就是不同體量、不同功能、不同方向的大模型,商業(yè)化路徑也開始涇渭分明。
通用大模型,以規(guī)模效益、高價值市場,為主要目標。OpenAI的用戶量巨大,發(fā)展API經(jīng)濟具有規(guī)模效應,前期投入可以隨著業(yè)務量增長而被均攤。BATH(百度、阿里、騰訊、華為)等都有各自的云業(yè)務,積累了較為豐富的行業(yè)服務經(jīng)驗,尤其是金融、礦山、政務等大型政企的客戶觸達能力,具備較大的商業(yè)轉化潛力,因此除了面向大眾服務的訂閱模式、商業(yè)版付費模式等,也可以開展高價值的ToB項目定制開發(fā)。ToB客戶的高要求推動模型體驗和效果提升,也可以服務ToC市場,通過規(guī)?;瘉磉M一步攤平成本。
行業(yè)大模型,則在主動收束產(chǎn)品和業(yè)務邊界,圍繞核心業(yè)務和功能,以更少的資源來開發(fā)專精的小模型,在投入和商業(yè)化之間取得一個很好ROI平衡。比如金融領域,度小滿的“軒轅70B”融入了大量的專業(yè)金融語料,提高對金融知識的理解能力,可控性、安全性上滿足金融客戶的特別要求,獲得了上百家金融機構申請試用。
總而言之,大模型并不是只有通用、泛化一條路,千行百業(yè)的私有化、個性化部署,會產(chǎn)生價格、隱私、安全等多方面的決策因素,也帶來大量的細分商機。通用大模型與行業(yè)大模型、專有小模型,分層+合力打開商業(yè)化之路。和而不同,考驗著產(chǎn)業(yè)鏈上每一個角色的智慧。
為了長遠、可持續(xù)的服務,管住嘴、邁開腿,大模型的“成本瘦身”是必經(jīng)之路。
這個過程或許痛苦,卻會凝練出一條護城河,守護整個行業(yè)的健康發(fā)展。
20世紀40年代,計算機剛剛誕生的時候,人們驚嘆于這座“機器怪獸”的龐大身軀,但隨后開啟了信息時代的飛躍。智能手機剛剛誕生時,功能機廠商曾對它極盡諷刺,沒想到這種人人皆可觸網(wǎng)的普惠聯(lián)接,推起了移動互聯(lián)網(wǎng)的繁榮。
隨著大模型越來越好、成本越來越低,“人人皆可AI”,也將不再是一個遙遠的夢。
作者:藏狐
來源公眾號:腦極體(ID:unity007),從技術協(xié)同到產(chǎn)業(yè)革命,從智能密鑰到已知盡頭。
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