何愷明首個語言模型:105M參數,不走GPT自迴歸老路

何愷明,也下場做語言模型了。

只不過,這次他帶隊做的不是大家熟悉的、像ChatGPT背後那套“預測下一個詞元”(next token prediction)的自迴歸範式。

而是另一條過去幾年在圖像領域大火、如今正被越來越多人搬進文本生成的新路線:擴散語言模型(Diffusion Language Model,DLM)。

在最新的論文中,何愷明團隊放出全新連續擴散語言模型:ELF:Embedded Language Flows

與不少還停留在token層面做擴散的語言模型不同,ELF把整個生成過程都留在了連續的embedding空間裡,直到最後一步,才重新離散化,將表示變回token

靠著這套設計,ELF只用了105M參數、45B訓練token、32步採樣,就正面跑贏了一批主流擴散語言模型。

最直觀的一項指標是它在OpenWebText上,把生成困惑度(Generative Perplexity)直接壓到了24。

這裡簡單科普一下生成困惑度,它本質上是讓一個強大的語言模型,給生成結果“檢查作業”,看看這些文本到底像不像真實人類寫出來的語料——

值越低,說明生成質量越高、模型出來的東西也就越沒AI味兒,越自然。

在和主流擴散語言模型的對比中,ELF在訓練token少近10倍、採樣步數更少的情況下,反而拿到了更低的生成困惑度。

可以說,在過去很長一段時間裡,擴散語言模型的進展,幾乎都發生在離散DLM(Discrete DLM)這一側。

而ELF第一次證明了一件事:連續的方法,不但能跑,而且效果不錯。

ELF到底做了什麼

要理解ELF,先得理解擴散語言模型現在到底在做什麼。

擴散語言模型,主要有兩種技術路線。一是以MDLM、Duo為代表的離散派,直接在token空間做擴散,每一步處理的是離散隨機變量。

二是包括Diffusion-LM、CDCD、DiffuSeq在內的連續派,把token映成連續embedding,在連續空間裡去噪。

此前的研究中,像MDLM、LLaDA、Dream 7B這些離散路線佔據了上風。原因是很簡單,因為語言本身就是離散的。

對於這一看似常識的理解,愷明團隊給出的判斷恰恰相反——

問題可能不是“語言必須離散”,問題可能是:前人根本沒有讓連續路線,連續到底。

Diffusion-LM這一類的方法雖然在embedding空間去噪,但每一步都要算一次token-level的交叉熵,把連續軌跡一路綁在詞表上。

後來的LD4LG、Cosmos走latent diffusion路線,去噪過程是連續了,但要單獨訓一個decoder把latent解回token,相當於多一個模塊。

基於此,ELF把所有denoising,全留在continuous embedding space;直到最後一步 t=1,才重新投回token。

具體來說,ELF在訓練時,離散token先被編碼成連續embedding,再加噪成 z_t,模型要麼負責把它還原成乾淨embedding(MSE),要麼直接預測token(CE)。

推理時,模型從高斯噪聲 z_0 出發,一路在連續空間裡去噪,直到最後一步,才切到decode模式,把embedding重新投回token。

ELF第一次把“連續表示”和“離散輸出”這兩個過去總被認為必須反覆對齊的問題,徹底拆開了:

中間的去噪,完全交給連續空間;最終的語言生成,只留到最後一步離散化。

沒有每一步都往詞表上硬對齊,也不需要額外訓練一個decoder,整個生成流程第一次真正做到了:

連續就是連續,離散就是離散。

而這,恰恰也是ELF後面能用更少採樣步數、更少訓練token,卻跑贏一眾擴散語言模型的關鍵。

ELF不是“先擴散,再解碼”。

在具體的實現上,ELF還解決了三個問題:

token怎麼變連續?連續裡怎麼去噪?最後又怎麼變回token?

把token變成連續embedding

要把連續擴散用在語言上,第一步,得先把離散的token變成連續表示。

論文中,ELF先把它切成token序列,再映射到連續embedding空間。這裡具體怎麼映射,其實有多種選擇。

默認情況下,ELF用的是T5預訓練encoder,生成雙向的contextual embedding。論文後面也測試了jointly trained embedding和隨機embedding等不同方案。

值得注意的是,這個encoder只在訓練階段使用,推理時並不會額外增加模塊。

在連續embedding空間裡做Flow Matching

拿到連續表示之後,ELF就在embedding空間裡做Flow Matching。

簡單說,Flow Matching定義了一條從噪聲到真實數據的連續流動軌跡:

t=0時,是高斯噪聲;

t=1時,是乾淨的embedding;

中間所有狀態,都是兩者的線性插值,也就是論文裡的rectified flow。

在傳統Flow Matching,網絡通常直接預測“速度場” v。

但ELF沒有這麼做,而是沿用了愷明團隊半年前在《Back to Basics: Let Denoising Generative Models Denoise》裡提出的思路——

直接預測乾淨embedding x,也就是x-prediction

訓練目標,就是最小化預測embedding和真實embedding之間的均方誤差(MSE)。

至於為什麼採用x-prediction,論文給了兩個原因:

第一,它在高維表示上更穩定——比如768維甚至更高的token embedding;第二,它天然和最後一步“預測乾淨token”的目標對齊。

論文還特別提到:雖然理論上也可以先預測速度v,再換算成x,但這樣一來,後面denoising和decoding之間的權重共享就很難成立。

實驗上,他們也發現:一旦共享權重,v-prediction效果明顯變差。

從連續embedding,再回到離散token

生成語言,最終輸出還是離散token。

所以ELF只在最後一個時間步(t = 1),還得把連續embedding重新投回token空間。

不過,這一步ELF沒有像很多latent diffusion方法那樣,額外訓練一個decoder。相反,它把最後一步直接視作:一次continuous-to-discrete decoding。

換句話說:decoder和前面的denoiser,其實是同一個網絡。

為了讓最後一步訓練不至於太簡單(因為理論上t→1時,輸入已經非常接近乾淨embedding),ELF在最後一步額外加入了一次token-level corruption,構造出一個帶擾動的輸入。

隨後,同一個網絡輸出clean embedding,再通過一個可學習的unembedding矩陣 W,投影成token logits。

訓練目標,則是標準的token-level cross-entropy loss。整個網絡共享同一套參數,並額外接收一個二值的mode token:去噪模式/解碼模式。

推理時,ELF從高斯噪聲開始一路在連續空間裡去噪,直到最後一步 t = 1,才切換到decode模式,再通過argmax輸出最終token。

值得一提的是,在ELF中,圖像生成裡最常用的技術之一,CFG(classifier-free guidance)也被搬過來了

ELF用self-conditioning作為條件信號,套上training-time CFG(一次forward模擬兩次推理,沒有inference開銷),把圖像那邊的方案直接搬了過來。

實驗對比

實驗部分,ELF基本回答了一個過去兩年一直懸著的問題:

連續擴散語言模型,到底能不能打?答案是:不但能打,而且第一次在質量、速度、訓練成本三個維度同時贏。

如開頭所說,在OpenWebText生成任務中,在不做蒸餾的情況下,ELF只用32步採樣,就把生成困惑度壓到了24。

而此前主流的離散擴散模型,往往要跑到1024步,才能接近這個水平。

更誇張的是,ELF實現這一結果時,訓練token只用了45B。

而同級別對手,普遍是500B+。換句話說:採樣步數少了一個數量級,訓練數據也少了一個數量級,效果反而更好。

而在很多擴散模型最容易掉隊的條件生成任務上,ELF也沒掉鏈子。

無論是WMT14機器翻譯,還是XSum文本摘要,ELF都穩定超過現有擴散語言模型,甚至把不少自迴歸baseline也壓了下去。

論文最後給出的總結其實很剋制:ELF在生成質量、採樣效率和訓練成本之間,實現了很強的trade-off。

翻譯成人話就是:連續派,不是不能打。只是以前沒把連續這件事做到底。

作者介紹

最後,我們再來介紹一下這篇文章的作者。

這篇論文的兩篇一作是共同貢獻,排名先後順序由硬幣決定。

胡珂雅,她是這篇文章的兩位第一作者之一,MIT EECS一年級博士生,也是愷明在MIT帶的第一批博士生之一,目前由愷明Jacob Andreas聯合指導。

她本科畢業於上交的ACM班,目前的研究興趣主要是語言和視覺的交叉領域,致力於構建數據效率更高、泛化能力更強的智能體。

值得一提的是,在愷明MIT的主頁中,胡珂雅排在Grad students第一位,可以說是組內的大師姐了。

第二位第一作者Linlu Qiu,同樣是MIT的博士生,師從Yoon Kim

她本科畢業於香港大學,碩士畢業於Georgia Institute of Technology,此前還在Google做過AI Resident。

有意思的是,這並不是她第一次和愷明合作。就在不久前,她還和愷明團隊一起拿下了CVPR 2026論文《ARC Is a Vision Problem!》,把ARC推理問題重新定義成了視覺問題。

另一位作者Hanhong Zhao(趙瀚宏)為MIT本科生,他高中就讀於人大附中,曾是國際物理奧林匹克競賽IPhO金牌得主。

還有一位作者陸伊煬,背景有點“少年班味道”。

他是清華姚班大二本科生,目前在MIT計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)實習,導師是何愷明,主要研究方向為計算機視覺和深度生成模型。

高中時期,他是物理競賽生,曾以江蘇選手中第一名、全國第九名的成績,在2022年獲得了第三十九屆全國中學生物理競賽(CPhO)金牌。

此前,他以一作身份與愷明合作過論文《Bidirectional Normalizing Flow: From Data to Noise and Back》。

另一位核心作者黎天鴻,則是愷明組的博後。

他本科就讀於清華姚班,博士畢業於MIT,半年前那篇《Back to Basics: Let Denoising Generative Models Denoise》的一作,就是他。

此外,論文的其他作者Yoon KimJacob Andreas,MIT EECS兩位語言模型方向的教授,以及何愷明本人。

參考鏈接[1]https://arxiv.org/pdf/2605.10938

本文來自微信公眾號“量子位”,作者:henry,36氪經授權發佈。

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