L大语言模型从理论到实践
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大语言模型:从理论到实践

符号与数学约定

除非局部另行声明,本书以大写字母表示矩阵,小写字母表示向量、标量或索引。形状中的轴顺序具有语义,交换轴必须同时改变后续运算。同一字母在不同学科中可能有不同含义,章内符号表与紧邻公式的定义优先;局部复用不代表对象相同。批量计算通常采用行向量约定;低秩适配等局部推导使用列向量时会明确说明,不能只按矩阵名称判断是否需要转置。

符号 约定含义
\(B,T,S\) 批量大小、目标或当前序列长度、源序列长度;有效长度可以因样本而异。
\(d,d_k,d_v\) 模型隐藏维数、单头查询与键维数、单头值维数。
\(H,H_q,H_{kv}\) 注意力头数、查询头数、键值头数;视觉章节中的 \(H,W\) 局部表示图像高宽。
\(L,d_f\) 网络层数、前馈网络中间维数;训练损失通常写为 \(\mathcal L\),业务损失等局部记号另行定义。
\(V,\mathcal V\) 词表大小、词表集合;注意力中 \(V\) 表示值矩阵时,词表大小另加下标。
\(\theta,\eta\) 模型参数、学习率;采样温度通常用 \(\tau\)
\(x_{<t},x_{\le t}\) 位置 \(t\) 之前、不晚于位置 \(t\) 的序列前缀。
\(\Real^{m\times n}\) \(m\)\(n\) 列实数矩阵构成的空间。
\(X^\mathsf T,\odot\) 转置、逐元素乘法;普通并置表示矩阵乘法或标量乘法。
\(\mathbf1[\cdot]\) 条件成立时取一、否则取零的指示函数;\(\mathbf1\) 也可表示同维全一向量,依上下文区分。
\(\mathbb E,\operatorname{Var}\) 期望与方差;所有统计结论均依赖所声明的采样分布。
\(\|x\|_2,\|W\|_F\) 向量欧氏范数、矩阵 Frobenius 范数;矩阵 \(\|W\|_2\) 表示谱范数。
\(\nabla_\theta,\dif x\) 对参数的梯度、积分或微分中的微分记号。
\(\pi(a\mid s),V^\pi,Q^\pi\) 强化学习中的策略、状态价值与动作价值;与注意力矩阵 \(Q,V\) 分属不同语境。
\(\gamma,\lambda\) 强化学习中常表示折扣与迹衰减;排队中的 \(\lambda\) 表示到达率,依章内定义。
\(\beta_t,\alpha_t,\bar\alpha_t\) 离散扩散中的噪声方差、单步信号保留量与累计保留量。
\(t,\tau\) 时间、位置或采样温度的局部记号;离散步与连续路径时间不能直接互换。
\(q_\phi(z\mid x),p_\theta(x)\) 变分近似后验与生成分布;下标指出可学习参数。
\(\widehat x,\widehat p\) 估计、预测或有限样本统计量,具体性质由构造方式决定。
\(\varnothing\) 空集合或协议定义的空条件;空条件并不总是零向量。
\(\operatorname{stopgrad}(x)\) 前向保留数值、反向阻断该路径梯度的运算。

概率质量用于离散取值,概率密度用于连续变量。离散分布满足 \(\sum_xp(x)=1\);密度满足 \(\int f(x)\dif x=1\),单点密度值不是单点概率。Logit 指归一化之前的实数分数,Softmax 指沿指定轴进行的归一化指数变换。

本书使用自然对数。Kullback–Leibler 散度(KL 散度)定义为 \[D_{\mathrm{KL}}(p\|q)=\sum_xp(x)\log\frac{p(x)}{q(x)}.\] 约定 \(p(x)=0\) 的项为零;若某处 \(p(x)>0\)\(q(x)=0\),散度为正无穷。该量一般不对称,也不满足距离所需的全部性质。连续分布使用相应密度积分。

公式中的 \(O(\cdot)\) 描述在给定假设下的渐近增长阶,不等于实际运行时间。资源公式明确区分参数数量、元素数量、字节数与时间;GB 采用十进制,GiB 采用二进制。示例中的代数计算不作为设备实测结果。

形状说明默认省略广播前后的隐式复制,不代表内存中实际复制。概率公式中的求和或积分范围以局部定义为准;条件分布需要说明条件事件和支持集。边界值可能导致零分母、退化分布或未定义指标,不能仅为得到一个数而代入一般情形公式。

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