自然語言和ChatGPT的大模型調(diào)教攻略

你是否想過，為什么ChatGPT能夠如此火爆呢？我認(rèn)為這主要是因為ChatGPT提供了好玩、有用的對話式交互功能，能夠為用戶提供幫助，而不僅僅是依靠“大”模型的魅力。畢竟，GPT-3在2020年就已經(jīng)推出了，擁有175B的參數(shù)規(guī)模，但除了最初的熱度之外，它并沒有引起社會太多的關(guān)注。

那么，究竟是什么讓ChatGPT能夠生成相對客觀且富有信息量的回答呢？研究者們基于預(yù)訓(xùn)練好的大規(guī)模語言模型，采用了多種調(diào)教手段，主要包括指令調(diào)整和基于人類反饋的對齊調(diào)整。這些調(diào)整手段的運(yùn)用，使得ChatGPT的交互表現(xiàn)更為出色。本文基于人民大學(xué)團(tuán)隊一篇的綜述論文，給大家簡要介紹一下大模型的調(diào)教攻略。

指令調(diào)整

指令調(diào)整（Instruction Tuning）將多種任務(wù)轉(zhuǎn)化成自然語言表述的形式，再通過seq2seq的監(jiān)督學(xué)習(xí)+多任務(wù)學(xué)習(xí)的方式調(diào)整大規(guī)模語言模型的參數(shù)。經(jīng)驗表明，指令調(diào)整可以讓大模型更好地執(zhí)行指令，并提高跨任務(wù)與跨語言的泛化能力，并且可以緩解大模型輸出重復(fù)內(nèi)容以及補(bǔ)全輸入而非完成任務(wù)的問題。

上圖展示了指令精調(diào)的數(shù)據(jù)樣例，通常包括一個任務(wù)描述，一組可選的展示樣例，以及一組輸入輸出。模型在訓(xùn)練時，利用輸出內(nèi)容，進(jìn)行監(jiān)督學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

指令調(diào)整的數(shù)據(jù)主要有兩個來源。一為上圖左側(cè)，根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集進(jìn)行改寫構(gòu)建。其中，主要涉及通過眾包平臺構(gòu)建不同的任務(wù)描述，有些工作用啟發(fā)式模板構(gòu)建數(shù)據(jù)，還有工作提出通過顛倒輸入輸出的方式擴(kuò)充數(shù)據(jù)。

第二個來源為上圖右側(cè)，基于人類需求構(gòu)建指令調(diào)整數(shù)據(jù)。InstructGPT提出利用人類在OpenAI API中輸入的數(shù)據(jù)作為任務(wù)描述，以提高指令的多樣性，更好滿足真實需求。過程中涉及收集用戶query，讓標(biāo)注者再計一些query，讓標(biāo)注者寫出query的回復(fù)作為訓(xùn)練目標(biāo)。GPT-4還額外構(gòu)建高風(fēng)險query來讓模型學(xué)習(xí)“拒絕回復(fù)”。第二類數(shù)據(jù)在后面的對齊調(diào)整中也用到了。

在指令調(diào)整過程中，任務(wù)的數(shù)量和多樣性對跨任務(wù)泛化能力很重要。多樣性可以體現(xiàn)在長度、結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造性等多個方面。而每個任務(wù)所需的樣本無需過多。

引入展示樣本可以提高模型表現(xiàn)，降低模型對指令表述過度的敏感其他的prompt內(nèi)容會帶來負(fù)面影響。在展示樣本中，包含類似代數(shù)運(yùn)算等思維鏈（Chain of Thought）的內(nèi)容可以有效提升模型多步推理能力，對其他任務(wù)也有好處。

指令調(diào)整中需要注意任務(wù)間的樣本數(shù)量均衡問題，不能簡單地按照任務(wù)數(shù)據(jù)集規(guī)模合并。增加高質(zhì)量數(shù)據(jù)集的采樣比例可以提升表現(xiàn)。不過，一般單一數(shù)據(jù)集樣本量會設(shè)置一個上限，一般在幾千到幾萬的范圍。

OPT-IML提出在指令調(diào)整中引入部分預(yù)訓(xùn)練樣本作為正則，來提高穩(wěn)定性；GLM-130B 和 Galactica 在語言模型訓(xùn)練過程中引入了少許指令調(diào)整數(shù)據(jù)。

對齊調(diào)整

語言模型預(yù)訓(xùn)練預(yù)指令調(diào)整主要是提高模型建模語言，完成特定任務(wù)的能力。然而，對于ChatGPT這類“對話產(chǎn)品”而言，還需要通過對齊調(diào)整（Alignment Tuning）來讓模型同人類的價值觀對齊，從而生成“更令人滿意”的回復(fù)內(nèi)容。

對齊調(diào)整的主要動機(jī)是，有害的、誤導(dǎo)的和有偏見的表述會嚴(yán)重影響人們主觀的評價。即使這種調(diào)整客觀上會損害大模型的能力，但可以極大地提升用戶體驗。大體上有三個需要調(diào)整的方向：

1.有幫助的：模型生成的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是簡介有執(zhí)行力的，能夠提供額外的信息并展現(xiàn)出模型的敏感、審慎和洞察力。2.忠誠的：模型不應(yīng)該捏造事實，并且適當(dāng)?shù)貢r候表達(dá)不確定性。3.無害的：模型避免生成冒犯的、歧視性的內(nèi)容，并且拒絕一些惡意請求。

用于對齊調(diào)整的標(biāo)注數(shù)據(jù)有多種形式，例如排序若干候選；成對比較；回答既定的問題以從多個角度評價等。GPT-4還利用了基于自身的零監(jiān)督分類器。

而在標(biāo)注者質(zhì)量篩選方面，除了母語、學(xué)歷、標(biāo)注平臺（如AMT）上等級之外，研究者還利用標(biāo)注者之間的內(nèi)在一致性、標(biāo)注者與研究者的標(biāo)注一致性等信息來對標(biāo)注者做篩選。

基于人類反饋的強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法（RLHF）利用標(biāo)注數(shù)據(jù)，基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)PPO（Proximal Policy Optimization），調(diào)整大模型。上圖顯示了RLHF進(jìn)行對齊調(diào)整的過程，具體包含三個步驟：

第一步是基于人類標(biāo)注數(shù)據(jù)做有監(jiān)督精調(diào)。這一步和指令調(diào)整差不多，不過用的數(shù)據(jù)都是人類標(biāo)注的，內(nèi)容也更自由一些，比如開放式問答，閑聊，頭腦風(fēng)暴，改寫等。這一步并非必須，可以認(rèn)為是針對強(qiáng)化學(xué)習(xí)的冷啟動問題的預(yù)熱。

第二步是基于人類反饋訓(xùn)練一個獎勵模型（Reward Model）。比如InstructGPT中基于標(biāo)注數(shù)據(jù)訓(xùn)練了一個排序模型。獎勵模型將在第三部強(qiáng)化學(xué)習(xí)中提供反饋信號。獎勵模型一般是一個較小的大語言模型，例如InstructGPT基于175B參數(shù)的GPT-3做調(diào)整，獎勵模型采用6B的GPT3；GopherCite基于280B參數(shù)的Gopher做調(diào)整，獎勵模型采用7B的Gopher。

第三步是強(qiáng)化學(xué)習(xí)優(yōu)化的過程。待優(yōu)化的大語言模型的動作域（action space）是預(yù)測詞表，狀態(tài)為當(dāng)前生成的內(nèi)容，并將獎勵模型的反饋信號通過PPO算法傳給大語言模型做優(yōu)化。對了避免強(qiáng)化學(xué)習(xí)跑偏，InstructGPT還采用了優(yōu)化后的模型與原模型生成內(nèi)容的KL距離作為正則項。

結(jié)束語

雖然從頭訓(xùn)練一個大模型可能對絕大多數(shù)研究者而言是一種奢望，但在現(xiàn)有的開源資料基礎(chǔ)之上，對特定的任務(wù)或領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)教個人專屬的大模型并非遙不可及。

編輯：黃飛

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