ChatGPT 全面解析
ChatGPT问世
12月1日，美国人工智能公司OpenAI在网页上推出自然语言处理领域（NLP）的模型ChatGPT，它能够通过对话方式进行交互，并根据用户输入的自然语言文本内容，自动生成新的文本内容。一周内，ChatGPT的用户已突破100万。
他拥有持续的上下文对话能力，同时支持文章写作、诗词生成、代码生成等能力。
如果用旧技术去理解他，我们通常会认为他的背后是由复合Agent组合起来支撑的。
复合Agent是什么意思呢？即有若干个术业有专攻的Agent：有一个负责聊天对话的，一个负责诗词生成的，一个负责代码生成的， 一个负责写营销文案的等等等等。
每个Agent只擅长做自己的那部分事情，而在用户使用的过程中，系统会先判定用户的意图是什么，应该是哪个Agent，然后再将用户的命令分发给对应的agent去解决并提供答案。
因此看起来是很厉害的机器人，背后其实是若干个术业有专攻的机器人。事实上Siri、小爱、小度，小冰甚至包括各个平台的客服机器人都是这种模式。这样当你要上线一个新能力（例如写古诗），你只需要新增训练一个Agent，然后将这个Agent接入到总控的分类意图器下就行。
这也是当前时代的一个缩影，不管外行人如何看待你从事的行业，不管媒体是如何一次次人云亦云地说警惕AI取代人类，你一直都知道，你在做的只是训练出一个术业有专攻的机器人而已，离真正的人工智能十万八千里。
但ChatGPT的能力不再是这种模式了，他所采用的模式是大语言模型+Prompting。所有的能力通过一个模型实现，背后只有一个什么都会的机器人（即大语言模型），并支持用户借助文字下达命令（即Prompting，提示/指示）。
虽然这种能力的表现还不算完美，但是他开启了一条一种通向“通用型人工智能”的道路。
ChatGPT的技术原理
首先，我们要弄明白，NLP任务（自然语言处理，AI的一个技术领域，即文本类的AI任务）的核心逻辑是一个“猜概率”的游戏。
比如说，“我今天被我老板___”，经过大量的数据训练后，AI预测空格出会出现的最高概率的词是“CPU了”，那么CPU就会被填到这个空格中，从而答案产生——“我今天被我老板CPU了”。
虽然非常不可思议，但事实就是这样，现阶段所有的NLP任务，都不意味着机器真正理解这个世界，他只是在玩文字游戏，进行一次又一次的概率解谜，本质上和我们玩报纸上的填字游戏是一个逻辑。只是我们靠知识和智慧，AI靠概率计算。
而在目前的“猜概率”游戏环境下，基于大型语言模型（LLM，Large Language Model）演进出了最主流的两个方向，即Bert和GPT。
其中BERT是之前最流行的方向，几乎统治了所有NLP领域，并在自然语言理解类任务中发挥出色（例如文本分类，情感倾向判断等）。
而GPT方向则较为薄弱，最知名的玩家就是OpenAI了，事实上在GPT3.0发布前，GPT方向一直是弱于BERT的（GPT3.0是ChatGPT背后模型GPT3.5的前身）。
接下来我们详细说说BERT和GPT两者之间的差别。
- BERT：双向 预训练语言模型+fine-tuning（微调）
- GPT：自回归 预训练语言模型+Prompting（指示/提示）
每个字都认识，连到一起就不认识了是吗哈哈。没关系，接下来我们把这些术语逐个拆解一遍就懂了。
1. 「预训练语言模型」
我们通常认知里的AI，是针对具体任务进行训练。例如一个能分辨猫品种的Agent，需要你提供A-缅因猫，B-豹猫这样的数据集给他，让它学习不同品种之间的特征差异，从而学会分辨猫品种这项能力。
但大语言模型不是这样运作的，他是通过一个大一统模型先来认识这个世界。再带着对这个世界的认知对具体领域进行降维打击。
在这里让我们先从从NLP领域的中间任务说起。像中文分词，词性标注，NER，句法分析等NLP任务。他们本身无法直接应用，不产生用户价值，但这些任务又是NLP所依赖的，所以称之为中间任务。
在以前，这些中间任务都是NLP领域必不可少的。但是随着大型语言模型的出现，这些中间任务事实上已经逐步消亡。而大型语言模型其实就是标题中的“语言预训练模型”。
他的实现方式是将海量的文本语料，直接喂给模型进行学习，在这其中模型对词性、句法的学习自然而然会沉淀在模型的参数当中。我们看到媒体对ChatGPT铺天盖地的宣传里总是离不开这样一句话——在拥有3000亿单词的语料基础上预训练出的拥有1750亿参数的模型。
这里面3000亿单词就是训练数据。而1750亿参数就是沉淀下来的AI对这个世界的理解，其中一部分沉淀了Agent对各类语法、句法的学习（例如应该是两个馒头，而不是二个馒头，这也是中间任务为什么消亡的原因）。而另外一部分参数参数则储存了AI对于事实的认知（例如美国总统是拜登）。
也就是经过预训练出一个这样的大语言模型后，AI理解了人类对语言的使用技巧（句法、语法、词性等），也理解了各种事实知识，甚至还懂得了代码编程，并最终在这样的一个大语言模型的基础上，直接降维作用于垂直领域的应用（例如闲聊对话，代码生成，文章生成等）。
而BERT和GPT两者都是基于大语言模型的，他们在这一点上是相同的。他们的不同在于双向/自回归，fine-tuning/Prompting这两个维度，我们接下来会重点弄明白这四个术语。
2. 「双向 VS 自回归」
BERT：双向。双向是指这个模型在“猜概率的时候”，他是两个方向的信息利用起来同时猜测。例如“我__20号回家”，他在预测的时候，是同时利用“我”+“20号回家”两端的信息来预测空格中的词可能为“打算”。有点像我们做英文的完形填空，通常都是结合空格两端的信息来猜测空格内应该是哪个单词。
GPT：自回归。自回归就是猜概率的时候从左往右做预测，不会利用文本中右侧的内容，和BERT相反。这就有点像我们写作文的时候，我们肯定是一边写一边想。
两者基本理念的区别导致BERT在之前更擅长自然语言理解类任务，而GPT更擅长自然语言生成类任务（例如聊天、写作文）。——注意，我说的是之前，后面的章节我会介绍现在的情况发生了什么变化。
「fine-tuning VS Prompting」
假设现在预训练好的大模型要针对具体领域工作了，他被安排成为一名鉴黄师，要分辨文章到底有没有在搞黄色。那么BERT和GPT的区别在哪里呢？
BERT：fine-tuning（微调）。微调是指模型要做某个专业领域任务时，需要收集相关的专业领域数据，做模型的小幅调整，更新相关参数。
例如，我收集一大堆标注数据，A-是黄色，B-没有搞黄色，然后喂给模型进行训练，调整他的参数。经过一段时间的针对性学习后，模型对于分辨你们是否搞黄色的能力更出色了。这就是fine-tuning，二次学习微调。
GPT：Prompting。prompt是指当模型要做某个专业领域的任务时，我提供给他一些示例、或者引导。但不用更新模型参数，AI只是看看。
例如，我提供给AI模型10张黄色图片，告诉他这些是搞黄色的。模型看一下，效果就提升了。大家可能会说，这不就是fine-tuning吗？不是一样要额外给一些标注数据吗？
两者最大的区别就是：这种模式下，模型的参数不会做任何变化升级，这些数据就好像仅仅是给AI看了一眼——嘿，兄弟，参考下这个，但是别往心里去。
不可思议吧，但他成功了！而更令人疯狂的是，到目前为止，关于prompt明明没有对参数产生任何影响，但确实又明显提升了任务的效果，还是一个未解之谜。暂时而言大家就像程序员对待bug一样——I don’t know why , but it work lol.
这种Prompt其实就是ICT（in-Context Learning），或者你也可以称为Few shot Promot，用大白话说就是“给你一点小提示”。
同时还有另外一种Promot，称之为Zero shot Promot。ChatGPT就是Zero shot promot模式，目前一般称之为instruct了。
这种模式下用户直接用人类的语言下达命令，例如“给我写首诗”，“给我做个请教条”，但是你可以在命令的过程中用一些人类语言增强AI的效果，例如“在输出答案之前，你先每一步都想一想”。就只是增加这样一句话，AI的答案效果就会明显提升。
你可能会问这是什么魔法咒语？！
有一个比较靠谱的猜测是这句话可能让AI回想起了学习的资料中那些推理知识好像前面都会有这句话。
然后这一切莫名激活起了他死去的记忆，不自觉开始仿造那些严密的推理过程中一步步推导。而这些推导会将一个复杂问题分解成若干子问题，AI因为对这些子问题的推导，从而导致最终答案效果提升。
综上对比下来，你会发现好像GPT这种模式比起BERT模式更符合我们对人工智能的想象：通过海量的知识成长起来，然后经过稍微引导（Prompt），他就能具备不同领域的强大能力。
最后总结一下，ChatGPT背后的GPT模型是什么？
在一个超大语料基础上预训练出的大语言模型（LLM），采用从左到右进行填字概率预测的自回归语言模型，并基于prompting（提示）来适应不同领域的任务。
GPT厉害在哪里
1. 他可能是通用型人工智能的开始
在我们原始的幻想里，AI是基于对海量数据的学习，锻炼出一个无所不知无所不能的模型，并借助计算机的优势（计算速度、并发可能）等碾压人类。
但我们目前的AI，不管是AlphaGo还是图像识别算法，本质上都是服务于专业领域的技术工人。
而GPT目前看似只能解决自然生成领域的任务，但实际上，他展现出了通用型人工智能的潜力。
在前面，我们讲过，目前而言，BERT擅长自然语言理解类任务（完形填空），GPT擅长自然语言生成类任务（写作文）。
但在Google的FLAN-T5模型上已经实现了两类任务在输入输出形式上的统一，从而使得用GPT来做完形填空成为可能。也就是可以用一个大模型来解决所有NLP领域的问题。
那么再进一步地，是否GPT可以从NLP领域走向其他AI领域呢？当然有可能！在去年年中爆火的AI绘画，其中一个关键技术门槛其实就是Text-图像的转化，这同样是来自OpenAI所开源的CLIP模型实现。
因此GPT在图像领域的能力同样也令人期待。同理在多模态如音频、视频，本质上也能转化为Text-everthing的问题去求解，从而让大语言模型发挥成吨的威力。
当然你可能会问，那么只要大语言模型就可以呀，为什么是GPT，而不是BERT呢？接着往下看。
2、Promot模式相较fine-tuning更具生命力
事实上，BERT的fine-tuning模式有两个痛点。
- 我需要准备某个专业领域的标注数据，这个数据还不能少，如果太少，AI模型训练后就会形成过拟合（就是AI直接背下了整本习题册，册里的问题100%正确回答，但是稍微变幻题型就GG）。
- 我需要部署大语言模型，才能对他进行进行微调，那么部署大语言模型的成本，甚至进一步对他进行微调的能力，并不是所有公司都具备的。这注定是一个只有少数玩家能参与的游戏。
而Promot模式恰恰相反，不需要太多的数据量，不需要对模型参数进行改动（也就意味着可以不部署模型，而是接入公开的大语言模型服务）。那么他的调试就会呈现百花齐放的姿态，玩家越多，创造力涌现就越猛烈。
3、全新的人机交互方式
这里的人机交互，指的是人-模型之间的交互。
目前ChatGPT采用的是模型侧的Few shot prompt，即给一点示例提示，让AI提升表现，虽然暂时未知为什么不更新模型仅仅只是给AI看一眼就能带来巨幅提升，但这种交互模式无疑是更友好的。
而更具颠覆性的是输入端的Zero shot prompt，即我们用人类的语言逐步引导AI思考——比如我们可以说，你仔细想好步骤，再给出答案。就仅仅是多加一句“你仔细想好步骤”，AI的答案靠谱率就会明显提升。
而这种交互方式的演变，就是我们梦想中的人机交互模式。我不需要专业的能力，不需要高端的设备，我就是开口，说出我的诉求，AI就能够理解并帮我实现。
4. GPT开始尝试讨好人类，并成功了
在12月的媒体通稿里，一大堆对ChatGPT的溢美集中于他的“仿真性”，仿佛通过了图灵测试一般。
而这种仿真性，直观来说，我们会认为是AI的“智力”提升了，他更聪明了。但实际上，ChatGPT背后的GPT3.5，更多的提升在于“用人类所喜欢的方式回答”。
事实上ChatGPT背后的GPT3.5的模型，相较GPT3.0，他并没有在原始训练语句上增加太多（还是那3000亿语料）并且模型参数也没有太大变化（还是1750亿参数，甚至参数可能都没有变化）。
之所以他会让人产生质变的感觉是因为他做了人类偏好处理。
例如以前的输入模式可能需要这样：> 执行翻译任务> 输入是“我爱北京天安门（中文）”> 翻译目标语种是英文”而现在你直接说：> 帮我把我爱北京天安门翻译成法语
又或者是，以前你提一个问题，他会不加选择的回答，而现在他会考虑答案有害性：> 如何毁灭世界——你可以召唤三体人降临（此处应有一个潘寒hhh）> 如何毁灭世界——亲，请不要毁灭世界，地球是人类共同的家园。
而这些对于人类偏好的攻略依赖于三个步骤：
- 创建人类偏好数据。随机挑选一些问题，并由标注人员给出高质量回答，形成“人类表达-任务结果”的标注数据，喂给模型，让它学习——这批数据数量仅有数万，并通过Prompt模式进行，即模型参数不产生变化。
- 训练一个回报模型。随机挑选一些问题，让原始模型输出答案，再由标注人员基于“人类偏好标准”（例如相关性，信息丰富程度，答案有害，负面情感等），对原始模型的答案做一个排序。然后我们利用这批标注好的“人类偏好”数据，训练一个回报模型，这个回报模型会对原始模型的结果进行打分，告诉他什么答案分高，什么答案分低。
- 通过强化学习循环整个过程。强化学习会将回报模型和原始模型链接到一起，当原始模型输出的结果，在回报模型中获得较低分值，他就收到惩罚，被要求重新学习。
后续不断循环步骤2和步骤3，原始模型就会脱胎换骨，学习到人类的偏好，变成一个人类所喜欢的模型，也就是我们最终所看到的ChatGPT。
这让我们有理由相信，模型的表现不好，不一定是他没学到知识，可能只是他不知道对于人类而言，哪种答案才是人类想要的。
而这种人类偏好学习，目前来看是集中在Prompt模式下的GPT的，而非fine-tuning模式下的BERT。
GPT缺点
首先，落地成本高。
ChatGPT的复现依托于大模型，他的落地有三种路径：
- 基于instruct GPT复现（ChatGPT的姐妹模型，有公开paper）
- 基于OpenAI目前开放的GPT3.0付费接口落地，再结合具体场景进行fine-tuning，目前刊例价费用是25000token/美元，换算国内价格约3700token/元
- 基于OpenAI试点中的ChatGPT PRO落地，42美元/月，换算后约284元/月
第一种路径依赖于新玩家的进入，但大概只能是大玩家的赛道。第二种和第三种路径需要打平付费接口的成本，需要针对的场景具备足够价值。
当然成本的问题可以期待被快速解决，就像AI绘画领域一样。不过目前而言，成本仍然是ChatGPT落地的一个制约因素。
最重要的是ChatGPT目前的能力仍然存在缺陷：
- 结果不稳定。这会导致无法直接应用，必定需要人工review，更多是瞄准辅助性场景或本身就不追求稳定的场景。
- 推理能力有限。例如询问现在的美国总统是谁，会回答奥巴马，或特朗普，但又能回答出拜登是46届总统。我们可以发现模型中事实存在，但他无法推理出正确答案。如果要优化，一方面是输入的时候，可以通过Prompt逐步引导，另一方面是在模型侧的Few Shot Prompt环节中采用思维链技术（CoT,Chain of Thought）或采用代码数据集来改进。就目前而言，进展可喜，但能力仍然有限。
- 知识更新困难。一方面整个模型的重新训练成本很大，另一方面知识更新也会带来知识遗忘的隐忧，即你不知道他这次更新是不是在学会什么的同时，也忘记了什么。也就是说ChatGPT在解决这个问题之前，他的知识将始终落后一段时间。
综上，ChatGPT很惊艳，但更多在于它的潜力和未来，基于当下要做应用的话是需要做非常多适配和场景探索的。接下来进入我们第三部分，探索ChatGPT为代表的GPT大语言模型应用方向。
本文来源
万字长文：AI产品经理视角下的ChatGPT全解析 | 人人都是产品经理