OpenAI 核心创始成员Andrej：让大模型像人脑一样低功耗运行

近日，OpenAI核心创始成员Andrej Karpathy（已于24年2月离职）在红杉资本进行了一场精彩的分享。

Andrej分享了他关于大模型发展趋势的思考，包括LLM OS、新一代算法架构、如何降低大模型的功耗、AI时代下的创业机会等重要话题，干货满满，值得细品。

还有一个彩蛋，Andrej分享了此前在Tesla负责FSD时，对Elon管理哲学的观察与思考，也非常有趣。

我给大家解读一下这场讲座的精华内容，感兴趣的朋友也可以去亲自听一遍

（1）大模型生态，将构成新一代操作系统

我喜欢把大模型看成一个操作系统（OS），而不只是一个模型。

在传统操作系统中，你需要围绕CPU构建一堆外设，比如鼠标和键盘、磁盘存储、以及缓存空间等。

而在LLM OS中，大模型本身就是中央处理器。I/O外设也不再是鼠标和键盘，因为LLM可以兼容更多模态的数据输入和输出。同时大模型调用的外部工具也将从传统软件升级为智能体工具。

传统操作系统中的缓存RAM，对应为LLM OS中的上下文窗口。传统操作系统中的文件存储，对应LLM OS中的向量数据库。

从LLM OS的角度来观察大模型生态，会得到很多有趣的结论。

在传统操作系统时代，微软的Windows和Apple的Mac OS占据了主要市场份额，它们都是闭源操作系统。

但是Linux作为一股开源力量，催生出了一个庞大的开源操作系统生态。人们基于Linux构建了无数商业发行版，包括Ubuntu、CentOS、Redhat等。

大模型时代的操作系统也有类似的发展倾向。

以OpenAI和Anthropic为首的人工智能公司，提供的是全球顶级的闭源大模型服务。

与此同时，Meta开源的Llama模型已经成为一股开源力量，催生了开源大模型的生态体系，其中就包括Alpaca、Vicuna等著名开源模型。

（2）不能单纯的把大模型分类为“开源”和“闭源”两种类别

我们不能单纯的把大模型分成“开源大模型”和“闭源大模型”，还需要一种分类：开放权重大模型。

Llama和Mistral就属于“开放权重大模型”，而不是真正意义上的“开源大模型”。

目前真正完全开源的大模型，包括Pythia、LLM360、OLMo等。这些模型不只是开放了权重参数，而且开源了编译整个模型所需的基础设施。

如果大模型只开放了二进制权重文件，你虽然可以对模型进行微调，但能微调的空间其实是有限的。因为你微调得越多，模型会在其他方面开始回归。

如果你想在保持模型现有能力不回归的同时，给模型增加新的能力，你需要将旧的训练数据分布和新的训练数据分布进行混合，再喂给模型进行训练。

如果你只拿到了模型的权重文件，你是无法做到这一步的。除了权重文件之外，你还需要训练数据集，以及训练代码。

因此，人们在使用“开放权重大模型”上是受到限制的。

我认为人们需要能够区分Open Source Model、Open Weights Model、Proprietary Model。这三类模型构成了整个基础大模型生态。

（3）有钱有数据，依然很难训练出优秀的大模型

现在就算你有足够的资金，和足够的数据，要想训练出一个优秀的大模型还是相当困难的。

这是因为训练大模型所需的基础设施架构仍然很不完善，它是一个非常复杂的分布式优化问题，这方面的人才极其稀缺。

你可以把大模型理解为一个运行在数万块GPU上的怪物，它随时可能在任意节点发生报错。

因此对整个系统进行实时监测并快速解决问题，是一项重要且艰巨的挑战。

训练ChatGPT的过程中，我能感受到整个基础设施一直是“摇摇欲坠”的。LLM训练基础设施层面的提升是行业亟待解决的重要问题。

（4）下一代算法架构的突破口已经出现

我认为下一代算法架构的突破口已经出现端倪。

自回归模型和扩散模型都取得了巨大成功，它们都是表达概率分布的方式。

但是，这两种模型擅长处理的数据模态不同，而且算法结构迥异。

这是很奇怪的一件事。想象一下，在一个模型空间中，有两个点的性能表现都非常优秀，而且它们之间没有任何关系。

我认为可能存在某种算法架构，能够统一这两种优秀的模型，让我们得以构造出一个复合架构，能够兼容自回归模型和扩散模型的优势。

（5）如何像人脑一样低功耗的运转

另一个让我彻夜难眠的问题在于大模型的功耗。

人类大脑的功耗约20瓦，而Jensen（黄仁勋）在GTC大会上公布的超级电脑的功耗是以兆瓦为单位的。

从这个角度来说，大模型的功耗有着百万数量级的提升空间。

这背后的原因在于，我们所设计的计算机架构与人类处理问题的workload相去甚远。

比如我们的大脑并不是像CPU这样序列计算的，而是类似GPU这样大规模并行计算的。

比如我们的大脑并不会在海马体和前额叶之间传输巨量数据，并且运算只发生在前额叶中。

因此，降低功耗的第一种途径，在于设计出新的计算机架构，来适应新的data workflow。

英伟达在这个领域迈出了重要的一步，但仅仅是一个开始。

可以预见的是，AI时代需要全新的计算机系统架构，这种架构完全不同于传统的冯诺依曼架构，而是更接近人类大脑的运作方式。

此外，数据精度和稀疏性，也是降低功耗的关键。

我们看到大模型的参数精度已经从最开始的64位浮点数，通过量化算法大幅压缩。

为了避免歧义，大模型中的“量化”指的是挑选模型中的部分参数，降低精度表示的方法。

数据精度的下降，是处理功耗问题的一个重要杠杆。

稀疏性是另一个重要杠杆。人类的大脑并不是时时刻刻都完全激活的，大模型也理应如此。

MoE模型在提升大模型的稀疏性上迈出了重要的一步，每次选择性的激活部分参数来处理特定任务，从而在保障性能表现的同时大幅降低功耗。

（6）如何评价Elon Musk的管理方法论

首先，Elon喜欢小而精，高技术性的团队，取消任何中层非技术管理人员。

在公司内部，Elon是抵抗公司人员规模增长的重要力量。你必须恳求Elon进行招聘，否则他会默认将团队规模控制在最小。

与此同时，Elon对淘汰低绩效员工没有心理负担，没有大公司对员工的“溺爱”倾向，他总是会快速淘汰不合适的员工，保持团队精简且优秀。

第二，Elon善于营造将办公室营造成一个充满活力的地方。

人们来回走动，研究着令人兴奋的事情，他不喜欢死气沉沉的氛围。

Elon不喜欢大型会议，他鼓励员工一旦发现会议没有价值可以主动离开。

It's a large meeting. If you are not contributing and you are not learning, just walk out. This is fully encouraged.

第三，他与团队的紧密互动，以及挥舞大锤消除瓶颈的方式，也是独一无二的特征。

通常来说，一线工程师和CEO之间相隔着若干层中间管理层。但是Elon会直接走到办公室，和工程师直接交流。

Elon不喜欢和管理层交流，而是和工程师直接对话。

在一个小而精的团队中，真相掌握在工程师手中，而非在某个经理手中。

If the team is small and strong, then engineers and code are the source of truth.

比如当他和某个工程师交流，得知目前的主要瓶颈在于GPU资源不够。

如果听到几次相同的反馈，他会直接打电话给负责GPU集群的经理，让他现在马上把GPU集群加倍。从现在开始，每天给我发送更新邮件，直到GPU集群完成加倍为止。

这时经理往往会反击，比如说采购谈判需要时间，英伟达说GPU供货需要6个月等等。

这时Elon会扬起眉毛并说：好的，那我直接打电话给Jensen。

Elon就是这样通过这样的方式，从业务一线获取真相，通过缩短沟通链路层层消除瓶颈，从而构建出一个具备强大战斗力的组织。

（7）迈向AGI的关键一步：AlphaGo的第二阶段

当前我们在LLM上做的工作，约等于AlphaGo训练的第一阶段，即模仿学习的部分。

AlphaGo训练的第二阶段，是强化学习。而这一部分是让模型变得Superhuman的关键。

现在ChatGPT的数据标注更多依赖于人类标注员。

想象这么一个场景，人类标注员针对一道数学题，给出计算过程和答案，并且把标注的数据喂给ChatGPT做训练。

问题在于，人类的心理活动和机器的心理活动存在着本质的差异。

The problem is that human psychology is fundamentally different from model psychology.

对人类来说问题的难易程度，和对模型来说问题的难易，是截然不同的。

人类标注数据的解题步骤中，有些步骤对模型来说是微不足道的细节，而有些步骤对模型来说是难以理解的巨大飞跃。

因为人类无法像模型一样思考，人类标注的数据中会缺失模型需要学习的重要细节，这会导致其他训练集被污染。

为了从根本上解决这个问题，我们需要让模型能够自我学习，自我迭代。模型需要自己弄明白哪些数据对它而言是有效的，哪些数据是无效的。

也许模型会发现它并不擅长4位数加减法，应该用计算器来完成这类任务。

这里的关键是，模型需要按照自己的能力特点来学习，而不是照着人类提供的“教科书”来学习。

当前，我们是通过Human Feedback来进行的强化学习。

这可以说是强化学习中最弱的形态，甚至不能被称为强化学习。

如果把RLHF对应到AlphaGo的训练过程中的话，可能对应的只是奖励模型，因为它们做的事情都类似于vibe check。

模仿学习很蠢，RLHF是一个小小的改进，但依然很蠢。如果要让模型变得真正聪明起来，就需要让模型经历真正的强化学习，自我迭代，这是实现AGI的关键。

（8）离开OpenAI后，下个阶段的人生目标

我认为相比某家具体的AI公司而言，整个人工智能生态更为重要。

我希望它像美丽的珊瑚礁一样，充满着各种炫酷、令人兴奋的创新，由各种创业公司构成，它们构建的产品及服务满足各个垂直领域的需求。

这就是我喜欢创业公司的原因，我希望它们能够组成一个充满活力的生态系统。

反过来说，随着AGI即将来临，如果最先进的人工智能技术被掌握在全球前五大巨头手中，很难想象社会将变成怎样。

可以说，人工智能产业生态究竟是“一超多强”还是“百花齐放”，某种意义上决定了人类的未来。

本文来自微信公众号“Alpha Engineer”（ID:gh_37d171c60737），作者：费斌杰，36氪经授权发布。