去面试AI大模型，会问到哪些问题？

最近好多朋友都在问：有面过xx大模型开发平台的吗？想取一下经。

于是乎，我就整理了这篇文章，替大家整理了一些AI大模型可能会被问到的面试题。

下面是我在网上找到的一些AI大模型相关的岗位要求：

1. 某哈游
   
2. 某里巴巴

可以看到一些很常见的名词：SFT (监督微调)、RLHF (基于人类反馈的强化学习)、Reward Model (奖励模型)、AI Agent、RAG等等。

下面是我整理的一些面试题，大家可以学习一下。

encoder-only、decoder-only、encoder-decoder 不同架构在实际应用的使用场景

答案：在实际应用中，不同Transformer架构的选择取决于任务需求。

• Encoder-only架构（如BERT、RoBERTa）：主要用于理解型任务，因为它能高效编码输入序列的上下文信息。典型应用场景包括文本分类（如情感分析）、命名实体识别（NER）、问答系统（如提取式问答），因为这些任务需要深度理解输入文本的语义和关系。例如，在客户服务聊天机器人中，用于意图识别。
• Decoder-only架构（如GPT系列、Llama）：专注于生成型任务，因为它通过自回归方式逐个生成输出token。典型应用场景包括文本生成（如故事创作）、摘要生成、代码补全和聊天机器人响应，因为这些任务需要模型基于上下文预测后续内容。例如，在内容创作工具中生成营销文案。
• Encoder-decoder架构（如T5、BART）：适用于序列到序列（seq2seq）任务，因为它结合了编码输入的上下文和解码生成输出。典型应用场景包括机器翻译（如英译中）、文本摘要（输入长文本输出摘要）、语音识别转文本，因为这些任务需要同时理解输入和生成结构化输出。例如，在翻译服务中处理多语言文档。
  总体而言，encoder-only适合“输入分析”，decoder-only适合“输出生成”，encoder-decoder适合“输入-输出转换”；选择时需考虑计算效率（encoder-only通常更轻量）和任务复杂度（encoder-decoder更灵活但资源密集）。

llama2 网络架构？使用了哪些注意力机制

答案：Llama 2基于Transformer的decoder-only架构，由Meta AI开发，旨在高效处理大规模语言任务。

• 网络架构：

  • 核心组件包括多个Transformer块（层数可配置，如7B参数模型有32层），每层包含多头自注意力机制和前馈神经网络。
  • 输入通过token嵌入层，后加位置编码；输出经LayerNorm和残差连接，最终通过线性层生成预测。
  • 关键特点：使用RMSNorm（Root Mean Square Layer Normalization）替代LayerNorm以提升稳定性，并采用SwiGLU激活函数增强非线性能力。模型支持上下文长度达4096 tokens。

• 注意力机制：

  • 主要使用多头自注意力（Multi-Head Self-Attention）：每个头独立计算query、key、value的点积注意力，然后拼接结果，允许模型并行关注不同子空间。
  • 具体实现：采用缩放点积注意力（Scaled Dot-Product Attention），其中注意力分数通过softmax归一化，并添加了因果掩码（causal mask）确保自回归属性（即当前token仅依赖左侧上下文）。
  • 优化机制：Llama 2引入了分组查询注意力（Grouped Query Attention, GQA） 的变体（尤其在较大模型如70B参数版本中），通过共享key和value投影减少计算开销，提升推理效率，而不牺牲性能。

llama2 的位置编码了解吗? 讲讲几种位置编码的异同

答案：Llama 2使用旋转位置编码（Rotary Position Embedding, RoPE），它是一种高效的位置编码方法。以下详述RoPE及与其他编码的异同：

• Llama 2的位置编码：RoPE：

  • 原理：通过旋转query和key向量来编码位置信息。具体来说，对每个位置索引，应用一个旋转矩阵到query和key的嵌入中，从而在注意力计算中注入相对位置关系。公式为：将token嵌入与旋转矩阵相乘，其中旋转角度基于位置差。
  • 优点：能处理长序列（如4096 tokens），因旋转操作保持向量范数不变，避免数值不稳定；且支持相对位置感知，无需额外参数，计算高效。

• 几种位置编码的异同：

  • 绝对位置编码（如Sinusoidal）：

    • 原理：使用预定义的正余弦函数生成固定位置向量，直接添加到token嵌入（如原始Transformer）。
    • 异同：与RoPE相比，它简单但缺乏灵活性——RoPE动态编码相对位置，而Sinusoidal是静态的；两者都无学习参数，但RoPE在长序列任务中表现更好（如困惑度更低）。

  • 相对位置编码（如ALiBi）：

    • 原理：在注意力分数中添加基于位置差的偏置项（如线性衰减偏置），不修改嵌入本身。
    • 异同：与RoPE都关注相对位置，但RoPE通过几何旋转实现，而ALiBi是启发式偏置；RoPE通常泛化性更强（适合多种任务），而ALiBi更易扩展到超长序列（如100k tokens），但RoPE在Llama 2中平衡了效率和性能。

  • 学习式位置编码（如BERT的嵌入层）：

    • 原理：位置向量作为可学习参数，通过训练优化。
    • 异同：与RoPE相比，它更灵活但增加模型大小和过拟合风险；RoPE无额外参数，更适合资源受限场景。RoPE和ALiBi在近年大模型中更流行，因它们避免位置嵌入的局限性。
  • 总结：RoPE在Llama 2中被选用，因其在自回归生成任务中高效、稳定，优于Sinusoidal和简单学习式编码；ALiBi更适合极端长上下文，但RoPE是当前decoder-only模型的主流选择。

基础大模型训练流程及资源使用情况

答案：基础大模型（如Llama 2或GPT）的训练流程涉及多阶段优化，资源消耗巨大，需分布式计算。

• 训练流程：

  1. 数据准备：收集大规模文本数据（如Web文本、书籍），进行清洗、去重、分词（使用Byte Pair Encoding或SentencePiece）。数据量通常达TB级（例如Llama 2使用2 trillion tokens）。

  2. 预训练：

     • 核心阶段：采用自监督学习，如causal language modeling（预测下一token）或masked language modeling。
     • 过程：初始化模型权重（随机或迁移学习），在分布式集群上迭代训练；使用优化器（AdamW）和学习率调度（cosine decay）。
     • 时长：数周至数月，例如Llama 2 70B模型训练需约21天。
  3. 微调（可选）：针对特定任务（如聊天或安全对齐），使用监督数据（如指令数据集）进行fine-tuning，可能包括RLHF（Reinforcement Learning from Human Feedback）来对齐人类偏好。
  4. 评估与部署：在held-out数据集上评测指标（如困惑度、准确率），并通过量化或蒸馏优化后部署。

• 资源使用情况：

  • 计算资源：依赖GPU集群（如NVIDIA A100/H100），训练Llama 2 7B模型需约1,720 GPU天（使用2,000 A100 GPUs），70B模型需约1.7 million GPU小时。计算以PFLOPS（petaflops）衡量，峰值达数百PFLOPS。
  • 显存需求：模型参数和优化器状态占用大量显存（例如70B模型需>1TB显存），通过模型并行（如tensor parallelism）和数据并行（如ZeRO优化）分摊。
  • 存储与网络：训练数据需PB级存储；分布式训练中，GPU间通信带宽（如InfiniBand）是关键瓶颈。
  • 成本：训练一个70B模型可耗资数百万美元，涵盖硬件、电力和冷却。优化方法包括混合精度训练（FP16/FP32）以减少显存。

了解 langchain 吗? 讲讲主要结构和主要组件，处理复杂任务链时有哪些优势

答案：LangChain是一个开源框架，用于构建基于大语言模型（LLM）的应用程序，支持链式、代理式任务处理。

• 主要结构和组件：

  • 模型（Models）：接口连接LLMs（如GPT-4或Llama 2）或嵌入模型，用于文本生成或语义理解。
  • 提示（Prompts）：模板化管理输入提示（prompt templates），支持动态变量插入，提升可复用性。
  • 链（Chains）：核心组件，将多个步骤组合成序列（如“获取数据→分析→生成报告”）；类型包括简单链（SequentialChain）和转换链（TransformChain）。
  • 代理（Agents）：高级结构，使用LLM作为“大脑”调用工具（tools），如搜索引擎或API，实现动态决策（如ReAct框架）。
  • 内存（Memory）：存储对话历史或状态（如ConversationBufferMemory），支持上下文感知应用（如多轮聊天）。
  • 索引（Indexes）：集成外部数据源（如向量数据库），通过检索增强生成（RAG）访问私有知识。
  • 其他：回调系统（logging）、输出解析器（结构化响应）。

• 处理复杂任务链时的优势：

  • 模块化与可组合性：组件如链和代理可嵌套，轻松构建多步任务（例如，先检索文档再总结），避免单一LLM的局限。
  • 动态适应：代理能基于实时反馈调用工具（如计算器或网络搜索），处理开放式问题（如市场分析），提升鲁棒性。
  • 状态管理：内存组件维护会话历史，支持长期依赖任务（如用户咨询流），优于无状态LLM调用。
  • 效率与扩展性：通过索引集成外部数据，减少幻觉；链式处理可并行化步骤，加速复杂pipeline（如数据分析报告生成）。
  • 开发友好：抽象化底层复杂性，开发者专注业务逻辑，快速迭代应用（如用少量代码实现问答系统）。

显存不够时，一般怎么解决的，有哪些常见的优化方法

答案：显存不足是大模型训练或推理的常见问题，解决方法包括算法优化和系统级技术，旨在减少显存占用或分摊负载。

• 常见优化方法：

  1. 梯度检查点（Gradient Checkpointing）：在反向传播时只存储部分激活值，而非全部，通过重计算节省显存（牺牲时间换空间）。例如，在训练中可减少50%显存，但增加约20%计算时间。
  2. 混合精度训练（Mixed Precision Training）：使用FP16或BF16浮点数存储参数和梯度，结合FP32 master copy避免精度损失（通过NVIDIA AMP库）。可降低显存占用50%并加速计算。

  3. 模型并行（Model Parallelism）：将模型拆分到多个GPU：

     • Tensor Parallelism：层内拆分（如注意力头分布）。
     • Pipeline Parallelism：层间拆分（不同GPU处理不同层）。
       例如，Megatron-LM或DeepSpeed实现，适合超大模型（如>10B参数）。
  4. 数据并行（Data Parallelism）：每个GPU持有完整模型副本，但处理不同数据分片；结合ZeRO（Zero Redundancy Optimizer） 优化器（如DeepSpeed），将优化器状态、梯度和参数分区存储，极大减少冗余（ZeRO-Offload可进一步卸载到CPU内存）。
  5. 量化（Quantization）：将模型权重从FP32转换为INT8或INT4，减少存储大小；分训练后量化（PTQ）和量化感知训练（QAT）。例如，INT8量化可压缩模型75%，但可能损失少量精度。
  6. 卸载（Offloading）：将不活跃数据移至CPU RAM或NVMe存储（如Hugging Face Accelerate或DeepSpeed-Infinity），使用智能调度在需要时加载回GPU。
  7. 修剪（Pruning）：移除冗余权重（如小幅度参数），结构化修剪（如移除整个神经元）可压缩模型大小。
  8. 蒸馏（Distillation）：训练小模型模仿大模型输出，减少推理显存。
• 实际应用：优先组合方法（如ZeRO + 混合精度），使用框架（DeepSpeed、PyTorch FSDP）；在推理时，量化+卸载是首选。例如，Llama 2推理可通过4-bit量化在单消费级GPU运行。

7. 几种主流大模型的 loss了解过吗? 有哪些异同?

答案：主流大模型如GPT系列、BERT、T5和LLaMA等，都基于自监督学习设计损失函数，核心目标是优化模型的语言表示能力。以下是关键点：

• 常见loss类型：

  • GPT系列（如GPT-3、GPT-4）：使用自回归语言建模损失（Autoregressive Language Modeling Loss），通常是交叉熵损失（Cross-Entropy Loss）。模型基于序列预测下一个token，损失计算为预测概率与实际token的交叉熵。公式表示为：$L = -\sum_{t} \log P(x_t | x_{<t})$，其中 $x_t$ 是当前token，$x_{<t}$ 是历史序列。
  • BERT：使用掩码语言建模损失（Masked Language Modeling Loss, MLM） 和 下一句预测损失（Next Sentence Prediction Loss, NSP）。MLM损失随机掩码部分输入token，模型预测被掩码的token，使用交叉熵损失；NSP损失判断两个句子是否连贯，使用二元交叉熵损失。
  • T5：统一为文本到文本框架，损失基于序列到序列的交叉熵损失。模型输入输出都是文本，损失函数类似于自回归损失，但支持多任务（如翻译、摘要）。
  • LLaMA（Meta）：类似GPT，使用纯自回归语言建模损失，但优化了训练效率和规模。

• 异同点：

  • 相同点：所有模型都依赖交叉熵损失作为基础，因为它高效处理分类任务；都通过自监督学习预训练，减少对标注数据的依赖；目标都是最小化预测错误，提升语言理解能力。

  • 不同点：

    • 预测方向：GPT和LLaMA是单向（自回归），只使用历史信息；BERT是双向，利用全上下文信息；T5是序列到序列，可处理双向任务。
    • 任务设计：GPT专注生成任务，损失简单；BERT引入NSP增强句间关系；T5统一损失支持多任务，更灵活。
    • 效率：自回归损失（如GPT）训练慢但生成质量高；MLM损失（如BERT）训练快但需额外掩码步骤。
  • 实际影响：选择loss取决于模型架构——GPT类适合生成式应用，BERT类适合理解任务。异同源于模型设计哲学：GPT追求生成连贯性，BERT强调上下文捕捉。

8. 了解半精度训练吗? 展开讲讲原理和优点，在实际应用中有哪些挑战。

答案：这是一种优化深度学习训练的技术，使用16位浮点数（FP16）代替传统的32位浮点数（FP32）。下面详细展开：

• 原理：

  • 核心机制：半精度训练利用GPU硬件支持（如NVIDIA的Tensor Cores），将权重、激活值和梯度存储在FP16格式中，减少内存占用和计算带宽。计算过程保持FP16，但关键操作（如梯度累积）可能混合FP32（称为混合精度训练）以维持数值稳定性。流程包括：前向传播用FP16计算损失，反向传播用FP16计算梯度，然后通过Loss Scaling放大梯度（避免下溢出），最后更新权重时可能转换为FP32进行高精度优化。
  • 数学基础：FP16范围较小（约 $10^{-5}$ 到 $10^4$），精度较低（约4位小数），相比FP32（范围 $10^{-38}$ 到 $10^{38}$，精度约7位小数）。这导致计算更快，但需处理数值误差。

• 优点：

  • 内存节省：FP16占用内存仅为FP32的一半（2字节 vs 4字节），允许训练更大模型或batch size，提升吞吐量。
  • 速度提升：GPU对FP16计算优化，运算速度可提高2-3倍，减少训练时间。
  • 能耗降低：数据传输和计算更高效，节省功耗，对大规模集群训练尤为重要。

• 实际应用中的挑战：

  • 数值不稳定：FP16易导致梯度下溢出（接近零时精度丢失）或上溢出（值过大），引发训练发散。解决方法包括Loss Scaling（放大梯度后再计算）和混合精度（关键部分用FP32）。
  • 精度损失：模型输出可能略降质量，需精细调参（如学习率调整）补偿。
  • 兼容性问题：旧硬件或框架支持不足，需依赖库如PyTorch AMP或TensorFlow Mixed Precision。
  • 调试难度：梯度异常难追踪，增加开发成本。实践中，需结合梯度裁剪和监控工具。
    总体而言，半精度训练在LLM训练中广泛应用（如GPT-3），但需平衡效率与稳定性。

9. deepspeed 用过吗? 分布式训练中如何提升效率。

答案：DeepSpeed（由Microsoft开发），它是一个高效的大规模分布式训练库，常用于训练LLM（如Megatron-Turing）。在分布式训练中，DeepSpeed提升效率主要通过以下方式：

• 核心优化技术：

  • ZeRO（Zero Redundancy Optimizer）：这是DeepSpeed的核心，分三个阶段（ZeRO-1, ZeRO-2, ZeRO-3）减少内存冗余。例如，ZeRO-3将优化器状态、梯度和权重分区到不同GPU上，避免全复制，可将内存占用降低数倍，支持更大模型。
  • 梯度检查点（Gradient Checkpointing）：牺牲计算时间换取内存节省，通过只存储关键激活值，在反向传播时重新计算中间值，减少GPU内存压力。
  • 混合精度训练集成：DeepSpeed内置支持FP16/混合精度，结合Loss Scaling，加速计算同时控制数值稳定性。
  • 管道并行（Pipeline Parallelism）：将模型层拆分到多个GPU上，流水线执行，减少通信开销。DeepSpeed优化了气泡（bubble）问题，提升吞吐量。
  • 高效通信：使用NCCL或自定义通信库优化All-Reduce操作，减少GPU间数据传输延迟。
• 效率提升效果：在实践（如训练10B+参数模型）中，DeepSpeed可将训练速度提升2-5倍，内存需求降低多达10倍。例如，ZeRO-Offload允许将部分数据卸载到CPU，进一步扩展模型规模。
• 使用经验：我部署DeepSpeed时，需配置JSON文件定义优化策略（如设置ZeRO stage），并监控资源利用率。挑战包括调参复杂性和集群配置，但整体显著加速分布式训练。

10. 解释SFT的基本原理及其在大模型训练中的作用，并说明SFT数据集的标准格式要求？

答案：SFT（Supervised Fine-Tuning）是监督微调的缩写，核心原理是在预训练大模型基础上，使用有标注数据进行针对性优化，以适配特定任务。

• 基本原理：SFT基于迁移学习。预训练模型（如GPT）已学习通用语言表示，SFT阶段输入任务特定数据，通过标准监督学习更新模型权重。损失函数通常为交叉熵损失，目标是最小化预测输出与真实标签的差异。例如，在对话任务中，模型学习生成符合人类响应的文本。

• 在大模型训练中的作用：

  • 任务适应：将通用模型转化为领域专家（如客服、代码生成），提升准确性和相关性。
  • 性能提升：相比预训练，SFT能快速收敛（只需少量数据），改善输出质量和可控性。
  • 安全基础：作为RLHF的前置步骤，为后续人类反馈训练奠定基础。

• SFT数据集的标准格式要求：

  • 通用格式：数据集通常为文本对形式，常见于JSON或CSV文件。标准结构包括：

    • 输入（prompt）：用户查询或上下文，字段名如 "prompt" 或 "input"。
    • 输出（completion）：期望的模型响应，字段名如 "completion" 或 "response"。
    • 可选字段："system"（系统指令）、"label"（类别标签）或 "id"（样本ID）。

  • 示例格式（JSON）：

    [
      {
        "prompt": "解释机器学习的概念。",
        "completion": "机器学习是AI的子领域，通过数据训练模型进行预测。"
      },
      {
        "prompt": "写一首关于春天的诗。",
        "completion": "春风轻拂，花开满园..."
      }
    ]

  • 质量要求：数据需高质量、多样性覆盖任务场景；避免偏见和噪声；规模通常数千到百万样本。常用数据集如Alpaca或自定义收集。

11. 详细描述RLHF的训练流程，并分析其如何解决SFT模型的有害性和幻觉问题？

答案：RLHF（Reinforcement Learning from Human Feedback）训练流程通过人类偏好优化模型，解决SFT模型的局限性如有害性（生成有害内容）和幻觉（输出不实信息）。流程分四步：

• 详细训练流程：

  1. 预训练（Pretraining）：训练基础大模型（如GPT）使用大规模无监督数据，建立语言能力。
  2. SFT微调（Supervised Fine-Tuning）：在预训练模型上，使用有监督数据微调，获得初始策略模型（如用于对话生成）。
  3. 奖励模型训练（Reward Model Training）：收集人类偏好数据（例如，标注员对模型输出的好坏排序），训练一个奖励模型（RM）。RM是神经网络，输入为prompt和completion对，输出标量奖励值；训练目标为偏好排序（如使用Bradley-Terry模型和交叉熵损失）。
  4. 强化学习优化（Reinforcement Learning Optimization）：使用SFT模型作为初始策略，通过RL算法（如PPO-Proximal Policy Optimization）优化。环境由RM模拟：策略模型生成输出，RM给出奖励，RL更新策略以最大化累积奖励。关键点包括KL散度约束（防止偏离SFT太远）和多次迭代。

• 解决有害性和幻觉问题：

  • 针对有害性：在RM训练中，人类标注员显式标记有害输出（如暴力、偏见）为低奖励，引导RL策略避免生成此类内容。RL的探索-利用机制学习安全边界，而KL约束确保不激进偏离SFT基础。
  • 针对幻觉：RM通过偏好数据奖励事实性输出（如基于真实知识），惩罚虚构信息。RL流程强化可信来源的生成，减少不确定性。实验证明（如InstructGPT），RLHF能显著降低幻觉率（高达30-50%）。
  • 机制分析：RLHF引入人类价值观作为优化目标，直接纠偏SFT的过拟合或数据偏差。相比纯SFT，RLHF提供动态反馈，使模型更对齐人类意图。挑战包括标注成本和RM偏差，但整体提升安全性和真实性。

12. 奖励模型的训练目标是什么？

答案：奖励模型（Reward Model, RM）的训练目标是学习一个函数，能准确预测人类对模型输出的偏好程度，从而为强化学习阶段提供优化信号。具体目标如下：

• 核心目标：RM被训练为二分类或排序模型，输入包括prompt（用户输入）和completion（模型输出），输出为一个标量奖励值。该值表示人类偏好的相对质量（例如，高分表示更好输出）。

• 训练目标数学表述：基于偏好数据（如标注员提供的输出对 $(y_w, y_l)$，其中 $y_w$ 是偏好输出，$y_l$ 是次优输出），目标是最小化偏好排序的损失。常用Bradley-Terry模型：

  • 损失函数为交叉熵损失：$L = -\log \sigma(r(y_w) - r(y_l))$，其中 $r(\cdot)$ 是RM输出的奖励值，$\sigma$ 是sigmoid函数。这鼓励RM为更好输出分配更高奖励。

• 实现细节：RM训练使用监督学习，数据集来自人类标注（如成对比较）。目标确保RM泛化到未见数据，为RL提供稳定、高效的奖励信号。最终，RM的目标是充当“人类代理”，指导策略模型生成安全、有用、真实的输出。

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