ChatGLM

ChatGLM: A Family of Large Language Models from GLM-130B to GLM-4 All Tools(2024.7.16)

Code:https://github.com/THUDM and https://huggingface.co/THUDM

以下是模型架构的主要改进点：

1. 无偏置（No Bias Except QKV）：为了提高训练速度，除了Query、Key、Value（QKV）的偏置外，模型中去除了所有其他偏置项。这样做在长度外推方面观察到了轻微的性能提升。

2. RMSNorm和SwiGLU：模型采用了RMSNorm替代LayerNorm，以及SwiGLU替代ReLU。这些替代策略被观察到可以提升模型性能。

RMSNorm:

[ \text{RMSNorm}(x) = \frac{x}{\text{RMS}(x)} \otimes g ]

[ \text{RMS}(x) = \sqrt{\frac{1}{d} \sum_{i=1}^{d} x_i^2} ]

• ( \otimes ) denotes element-wise multiplication.
• ( g ) is a learned scaling parameter.
• ( d ) is the dimension of the input vector ( x ).

SwiGLU:

[ \text{SwiGLU}(x) = \sigma(xW_1 + b_1) \otimes (xW_2 + b_2) ]

where:

• ( \sigma ) is a sigmoid activation function (or another non-linear activation function for the gating part).
• ( W_1 ) and ( W_2 ) are weight matrices.
• ( b_1 ) and ( b_2 ) are bias vectors.
• ( \otimes ) represents element-wise multiplication.

1. 二维旋转位置嵌入（Rotary Positional Embeddings, RoPE）：为了适应GLM中的二维位置编码，将RoPE扩展为二维形式。

2. 组查询注意力（Group Query Attention, GQA）：为了在推理过程中减少KV缓存大小，用GQA替代了多头注意力（MHA）。由于GQA使用的参数少于MHA，因此增加了前馈网络（FFN）的参数数量，将dffn设置为隐藏大小的10/3，以保持模型大小不变。

3. 上下文长度扩展：模型的上下文长度从最初的2K（ChatGLM），扩展到32K（ChatGLM2和ChatGLM3），再到128K和1M（GLM-4）。这种扩展不仅通过位置编码扩展和对长文本的持续训练实现，还通过长上下文对齐，使GLM-4能够有效处理长文本。

4. 对齐技术：预训练为LLMs建立了基础，而后训练进一步细化这些模型以符合人类偏好。对于GLM-4，对齐主要通过监督式微调（SFT）和从人类反馈中学习的强化学习（RLHF）实现。SFT中使用真实的人类提示和交互，而不是基于模板或模型生成的响应，这对对齐质量至关重要。RLHF则可以进一步帮助解决响应拒绝、安全性、双语标记生成混合和多轮连贯性等问题。

5. 智能工具集成：GLM-4 All Tools模型特别对齐，以更好地理解用户意图，并自主选择最合适的工具来完成任务。例如，它可以通过Web浏览器访问在线信息，使用Python解释器解决数学问题，利用文本到图像模型生成图像，并调用用户定义的函数。

finding and Tech：

• 数据预处理包含了去重，过滤和编码三个过程，最终有10T的数据。去重简单在全部数据中去除重复元素，过滤了具有攻击性语言、占位符文本、源代码的数据，采用了byte pair encoding(BPE)编码。
• 在SFT训练中发现，真实人类prompt的交互会比设计template进行模型交互更有利于提升对齐质量(Alignment Quality)。
• Pretrain Loss能够一定程度预见在下游人物的指标，并且loss的下降只有当超过一定阈值才对于模型能力有较大提升。