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缩放定律:Kaplan 2020 与 Chinchilla 2022

「堆参数就变强」曾被写成幂律。但 Chinchilla 证明多数大模型训练不足,每参数约 20 token 才是更优配比。这篇讲清两版结论的差异与工程含义。

更新于 2026-11-03 · 论文模块
两篇论文相隔两年,结论看似矛盾:前者说「模型要大」,后者说「数据要够」。真正被修正的不是幂律形式,而是配比。

一、Kaplan 等人(2020):幂律登场

OpenAI 的 Kaplan 等人在 Scaling Laws for Neural Language Models 中给出了一组经验规律:测试集交叉熵损失随模型参数量 N、数据量 D、计算量 C 呈幂律下降。

核心结论:

  • 损失对 N、D、C 都是幂律,在对数坐标下近似直线;
  • 架构细节(层数、宽度、注意力头数)的影响远小于规模,只要总参数量固定,形状不那么重要;
  • 给定固定算力预算,最优策略是训练一个非常大的模型,而不是充分训练一个小模型。

最后一条直接塑造了 2020-2022 年的行业行为:GPT-3 175B、Gopher 280B、MT-NLG 530B,参数一路往上冲,训练 token 数却相对有限(GPT-3 约 300B token,相当于每参数不到 2 个 token)。

二、Chinchilla(2022):配比错了

DeepMind 的 Hoffmann 等人重新做了更严格的实验,得出不同结论:

在固定算力下,模型参数量与训练 token 数应当同比例增长,最优配比约为 每参数 20 个 token。

他们训练的 Chinchilla(70B 参数、1.4T token)在大量下游任务上超过了 280B 的 Gopher,而计算预算更低。

两版结论的差异来自哪里?主要是实验设定:

维度Kaplan 2020Chinchilla 2022
学习率调度固定步数下比较,未充分调优每个模型用匹配的 cosine 调度
数据量控制数据量变化时未充分延长训练严格控制 token 数与训练步数
结论优先堆参数参数与数据等比扩张

换句话说:Kaplan 的幂律形式没错,但「优先堆参数」是实验设计导致的偏差。

三、工程含义

  1. 训练预算的分配公式。给定算力 C,最优 N 与 D 大致满足 N ∝ C^0.5、D ∝ C^0.5——两者同步增长,而不是只涨一个。
  2. 「训练不足的大模型」是浪费。一个 70B 模型只喂 300B token,效果可能不如 30B 喂 900B。
  3. 推理成本也要算进去。Chinchilla 之后,业界进一步发现:如果考虑长期推理开销,在总预算里给训练多分一点、模型做小一点(over-train,每参数 100~300 token)反而更划算。LLaMA 系列就是这个思路的代表。
  4. 数据成为瓶颈。按 20 token/参数 计算,一个 1T 参数模型需要 20T token 的高质量数据,而公开可用高质量文本早已捉襟见肘。这直接催生了数据合成、数据清洗、多语种扩充、以及「小模型 + 高质量数据」的路线。

四、被后来者补充的部分

  • 推理侧缩放(test-time scaling):2024 年之后,o 系列与 R1 证明「推理时多花算力」也能沿另一条曲线提升效果,缩放定律从训练扩展到了推理。
  • 数据质量优先于数量:同样是 1T token,去重、过滤、配比不同,效果差异远大于规模差异。
  • 能力不是均匀缩放:某些能力(如多步数学推理)在规模达到阈值前几乎不出现,呈现涌现特征;但后续研究指出部分「涌现」是评价指标不连续造成的假象,需要按任务具体分析。

五、给技术选型的启示

  • 不要迷信「参数大 = 强」。同等算力下,数据配比和训练充分度往往比参数更有解释力。
  • 评估一个开源模型时,除了看参数量,要看它训练了多少 token、数据来源与配比是否公开。
  • 企业自训小模型(1B~30B)时,高质量领域数据的边际收益远高于继续加参数,这是私域数据真正的价值所在。

参考

  • Kaplan, J., et al. Scaling Laws for Neural Language Models. 2020. arXiv:2001.08361
  • Hoffmann, J., et al. Training Compute-Optimal Large Language Models. 2022. arXiv:2203.15556
  • Touvron, H., et al. LLaMA: Open and Efficient Foundation Language Models. 2023. arXiv:2302.13971