LLM架构流派
1. 绝对主流:Decoder-only Transformer (稠密模型)
Section titled “1. 绝对主流:Decoder-only Transformer (稠密模型)”这是目前最经典、生态最成熟的架构。自 GPT-3 以来,几乎所有主流开源模型(如 Llama 3, Qwen 2.5)都沿用此架构。
- 核心原理: 这是一个“接龙机器”。它利用 自注意力机制 (Self-Attention) 关注之前所有的 Token,预测下一个 Token。
- 特点:
- Dense (稠密): 每个 Token 经过每一层时,都会激活所有的参数。
- KV Cache: 为了加速推理,需要缓存之前的计算结果(显存消耗大)。
- 瓶颈: 上下文长度的复杂度是 $O(N^2)$。也就是说,输入长度翻倍,计算量 and 显存要翻 4 倍。这使得它很难处理超长文本(如 100 万字)。
- 代表模型: Llama 3, Claude 3 (早期版本), Qwen 2.5 (7B/72B)。
2. 扩容之王:Sparse MoE (稀疏混合专家)
Section titled “2. 扩容之王:Sparse MoE (稀疏混合专家)”为了突破稠密模型的参数瓶颈(比如想做 1 万亿参数,但跑不动),MoE 成为了巨型模型的标准答案。
- 核心原理: 如前所述,将模型拆分为多个“专家”,通过 Router 分发任务。
- 当前进化趋势:
- Fine-Grained MoE (细粒度 MoE): 以 DeepSeek-V3 为代表。它不把专家做成几大块,而是切碎成几十上百个极小的专家(Shared Experts + Routed Experts),极大地提升了知识利用率和负载均衡。
- 代表模型: GPT-4o, Gemini 1.5 Pro, Mixtral 8x7B/8x22B, DeepSeek-V3。
3. 长文本挑战者:SSM / Linear RNN (线性注意力)
Section titled “3. 长文本挑战者:SSM / Linear RNN (线性注意力)”这是对 Transformer 霸权的“叛逆”。为了解决 Transformer 读长文太慢、太贵的问题,这类架构复兴了 RNN 的思想。
- 核心架构: Mamba (SSM - State Space Models) 和 RWKV。
- 核心原理:
- 它们不像 Transformer 那样需要“回头看”之前所有的词(存巨大的矩阵)。
- 它们像传送带一样,把历史信息压缩成一个固定的“状态 (State)”。
- 优势: 推理时的显存占用是恒定的,上下文长度几乎可以无限,且计算复杂度是线性的 $O(N)$。
- 缺点: 在某些需要极高精度回忆(Recall)的任务上,表现略逊于 Transformer。
- 代表模型: Mamba-2, RWKV-6, Codestral Mamba。
4. 混血王子:Hybrid Architectures (混合架构)
Section titled “4. 混血王子:Hybrid Architectures (混合架构)”既然 Transformer 聪明但慢,SSM 快但记忆力稍弱,现在的趋势是将两者结合。
- Jamba 架构 (Mamba + Transformer):
- 结构: 像三明治一样。几层 Mamba 层(处理海量上下文,速度快)夹几层 Attention 层(负责精准聚焦和回忆)。
- 效果: 既拥有 Transformer 的高质量,又拥有 Mamba 的长窗口和低显存占用。
- 代表模型: AI21 Jamba, NVIDIA 的一些内部混合模型。
5. 视觉生成标准:DiT (Diffusion Transformer)
Section titled “5. 视觉生成标准:DiT (Diffusion Transformer)”虽然这通常用于生图/生视频,但它本质上是 LLM 架构向视觉领域的跨界。
- 核心原理: 抛弃了以前生图常用的 U-Net 架构,改用 Transformer 作为骨干网络来处理扩散过程(Diffusion)。
- 为什么重要: 它证明了 Transformer 架构不仅能理解文字,还能理解图像的“Patch(补丁)”,使得 Scaling Law(规模效应)在视觉领域生效。
- 代表模型: Sora (视频), Stable Diffusion 3, Flux, Imagen 3/4。
6. 推理新范式:System 2 / Chain-of-Thought Architectures
Section titled “6. 推理新范式:System 2 / Chain-of-Thought Architectures”这不仅仅是神经网络层的堆叠,而是 模型 + 强化学习 + 搜索策略 的系统级架构。
- 核心原理 (O1 / Gemini Thinking):
- Hidden CoT (隐式思维链): 模型在输出最终答案前,会先生成一系列“思维 Token”。这些 Token 对用户不可见,用于模型内部自我反思、纠错和规划。
- RLHF 进化: 训练不再只是让模型模仿人类说话,而是通过强化学习(RL)奖励正确的推理步骤。
- 架构变化: 输入输出不再是简单的 Prompt -> Response,而是包含了一个动态的“计算时间 (Inference-time Compute)”。模型可以“思考”几秒钟甚至几分钟。
7. 总结:2025 年 LLM 架构版图
Section titled “7. 总结:2025 年 LLM 架构版图”| 架构类型 | 核心特点 | 适用场景 | 代表作 |
|---|---|---|---|
| Decoder-only Transformer | 稳健、通用、生态好 | 通用助手、代码补全 | Llama 3, Qwen 2.5 |
| Sparse MoE | 极高的参数上限、低推理成本 | 顶尖智商模型、云端大模型 | GPT-4o, Gemini 1.5, DeepSeek-V3 |
| SSM / Linear (Mamba) | 无限上下文、推理极快 | 长文档分析、端侧设备 | Mamba, RWKV |
| Hybrid (Jamba) | 平衡了质量与长窗口 | 企业级长文本应用 | AI21 Jamba |
| System 2 (Reasoning) | 会思考、慢推理 | 数学、科研、复杂逻辑 | OpenAI o1, Gemini 2.5 Flash (Thinking) |
目前的趋势是:小模型用 Dense,大模型用 MoE,超长文本尝试 Hybrid/SSM,复杂任务依赖 System 2。