Comparthing Logo
هوش مصنوعیبهینه‌سازی LLMکارایی توکنپنجره زمینهزیرساخت هوش مصنوعی

کارایی توکن در مقابل گسترش اندازه پنجره متن

کارایی توکن بر این تمرکز دارد که مدل‌های هوش مصنوعی چقدر خوب از بودجه محاسباتی خود برای هر وظیفه استفاده می‌کنند، در حالی که گسترش پنجره زمینه، حداکثر مقدار متنی را که یک مدل می‌تواند همزمان پردازش کند، افزایش می‌دهد. هر دو عملکرد هوش مصنوعی مدرن را شکل می‌دهند، اما اساساً به گلوگاه‌های متفاوتی در نحوه مدیریت اطلاعات توسط مدل‌های زبانی می‌پردازند.

برجسته‌ها

  • کارایی توکن با کاهش ورودی‌های هدر رفته، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، در حالی که گسترش زمینه، سقف آنچه مدل‌ها می‌توانند همزمان بخوانند را افزایش می‌دهد.
  • پنجره‌های زمینه‌ای بزرگ‌تر در محاسبات به صورت درجه دوم مقیاس‌بندی می‌شوند و کارایی را به مسیر ارزان‌تری برای استقرارهای با حجم بالا تبدیل می‌کنند.
  • تحقیقات نشان می‌دهد که مدل‌ها اغلب در میانه زمینه‌های بسیار طولانی دقت خود را از دست می‌دهند و ارزش بسط خام را تضعیف می‌کنند.
  • بهترین سیستم‌های تولید، هر دو استراتژی را با استفاده از تکنیک‌های بهره‌وری در کنار محدودیت‌های فراوان زمینه‌ای، ترکیب می‌کنند.

کارایی توکن چیست؟

عمل به حداقل رساندن توکن‌های هدر رفته برای به حداکثر رساندن کیفیت خروجی و کاهش هزینه محاسباتی در مدل‌های زبانی هوش مصنوعی.

  • کارایی توکن، میزان کار مفیدی را که یک مدل به ازای هر توکن پردازش شده انجام می‌دهد، اندازه‌گیری می‌کند و مستقیماً بر هزینه‌های استنتاج تأثیر می‌گذارد.
  • تکنیک‌هایی مانند فشرده‌سازی سریع و زمینه انتخابی می‌توانند استفاده از توکن را بدون افت کیفیت قابل توجه، 30 تا 80 درصد کاهش دهند.
  • مدل‌هایی که بازده توکن بالاتری دارند، در صورت محدود بودن بودجه‌های زمینه‌ای، معمولاً در معیارها عملکرد بهتری دارند.
  • معماری‌های کارآمد از نظر توکن، تأخیر را کاهش می‌دهند، زیرا توکن‌های کمتر به معنای چرخه‌های تولید سریع‌تر هستند.
  • OpenAI و Anthropic هر دو گزارش می‌دهند که بهینه‌سازی اعلان‌ها می‌تواند هزینه‌های API را برای کاربران سازمانی به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

گسترش اندازه پنجره زمینه چیست؟

تلاش مداوم برای افزایش میزان متن، کد یا مکالمه‌ای که یک مدل هوش مصنوعی می‌تواند در یک تعامل واحد مدیریت کند.

  • GPT-4 در سال ۲۰۲۳ با پنجره‌ی محتوایی ۸۱۹۲ توکنی راه‌اندازی شد و بعداً به ۱۲۸۰۰۰ توکن افزایش یافت.
  • کلود ۲.۱ شرکت آنتروپیک در اواخر سال ۲۰۲۳ به ۲۰۰۰۰۰ توکن رسید و پس از آن کلود ۳ در برخی پیکربندی‌ها از ۱ میلیون توکن پشتیبانی کرد.
  • Gemini 1.5 Pro گوگل در اوایل سال ۲۰۲۴، یک پنجره ۱ میلیون توکنی را نشان داد و نسخه‌های آزمایشی آن به ۱۰ میلیون توکن رسیدند.
  • پنجره‌های متنی طولانی‌تر، امکان جای دادن کل کتاب‌ها، پایگاه‌های کد یا ساعت‌ها رونوشت را در یک اعلان واحد فراهم می‌کنند.
  • تحقیقات دانشگاه‌های پرینستون و MIT نشان داده است که دقت مدل اغلب زمانی که زمینه از آستانه‌های خاصی فراتر می‌رود، کاهش می‌یابد، حتی اگر پنجره از نظر فنی توکن‌های بیشتری را بپذیرد.

جدول مقایسه

ویژگی کارایی توکن گسترش اندازه پنجره زمینه
هدف اصلی به حداکثر رساندن کیفیت خروجی به ازای هر توکن استفاده شده حداکثر کردن مقدار ورودی که یک مدل می‌تواند همزمان پردازش کند
تأثیر هزینه هزینه‌های API و محاسبات را کاهش می‌دهد هزینه‌های حافظه و پردازش را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد
بده‌بستان عملکرد نتایج بهتر در محدوده‌های موجود بازده نزولی فراتر از تعداد مشخصی توکن
رویکرد پیاده‌سازی مهندسی سریع، فشرده‌سازی، ذخیره‌سازی موقت تغییرات معماری، مکانیسم‌های توجه، لایه‌های حافظه
مقیاس‌پذیری با تلاش بهینه‌سازی، به صورت خطی مقیاس‌پذیر می‌شود مقیاس‌های درجه دوم در محاسبه با توجه ساده
بهترین مورد استفاده استقرار تولید با حجم بالا تحلیل اسناد طولانی و مکالمات چند مرحله‌ای
روند صنعت تمرکز فزاینده بر معیارهای بهره‌وری مسابقه برای رسیدن به میلیون توکن و فراتر از آن
الزامات سخت‌افزاری اشغال فضای کمتر در حافظه به حافظه با پهنای باند بالا و شتاب‌دهنده‌های تخصصی نیاز دارد

مقایسه دقیق

فلسفه اصلی

بهره‌وری توکن، هر توکن را به عنوان یک منبع محدود در نظر می‌گیرد که ارزش صرف عاقلانه را دارد و می‌پرسد چگونه می‌توان از کوچکترین ورودی ممکن، مفیدترین خروجی را به دست آورد. گسترش پنجره زمینه، موضع مخالف را اتخاذ می‌کند و شرط می‌بندد که دادن فضای بیشتر به مدل‌ها، قابلیت‌هایی را که پنجره‌های کوچکتر به سادگی نمی‌توانند از آنها پشتیبانی کنند، آزاد می‌کند. هر دو فلسفه دارای شایستگی هستند و اکثر سیستم‌های هوش مصنوعی تولیدی از ترکیبی از این دو بهره می‌برند.

ملاحظات هزینه و محاسبات

گسترش پنجره‌های زمینه پرهزینه است. از آنجا که توجه ترانسفورماتور استاندارد به صورت درجه دوم با طول توالی مقیاس می‌شود، دو برابر کردن پنجره تقریباً محاسبات مورد نیاز را چهار برابر می‌کند. در مقابل، کارایی توکن، به طور فعال تعداد توکن‌های جاری در سیستم را کاهش می‌دهد که مستقیماً هزینه‌های استنتاج را کاهش می‌دهد. برای شرکت‌هایی که میلیون‌ها فراخوانی API در روز انجام می‌دهند، کارایی اغلب بیش از ظرفیت خام اهمیت دارد.

عملکرد در دنیای واقعی

پنجره‌های بزرگتر به طور خودکار به معنای پاسخ‌های بهتر نیستند. مطالعات بارها نشان داده‌اند که مدل‌ها در میانه متن‌های بسیار طولانی تمرکز خود را از دست می‌دهند، پدیده‌ای که گاهی اوقات «گمشده در میانه» نامیده می‌شود. رویکردهای کارآمد با توکن با انتخاب تنها مرتبط‌ترین اطلاعات قبل از رسیدن به مدل، از این مشکل اجتناب می‌کنند و اغلب نتایج واضح‌تری نسبت به بسط متن با روش جستجوی فراگیر (brute-force) تولید می‌کنند.

پیاده‌سازی فنی

گسترش پنجره زمینه نیازمند کار معماری عمیق، از جمله توجه پراکنده، توجه حلقه‌ای یا لایه‌های تقویت‌شده با حافظه برای مدیریت توالی‌های طولانی بدون از کار انداختن پردازنده‌های گرافیکی است. کارایی توکن با تکیه بر تکنیک‌هایی مانند تولید تقویت‌شده با بازیابی، خلاصه‌سازی سریع و ذخیره‌سازی معنایی که هر توسعه‌دهنده‌ای می‌تواند بر روی APIهای موجود پیاده‌سازی کند، قابل دسترس‌تر است.

جهت گیری صنعت

صنعت هوش مصنوعی هر دو مسیر را همزمان دنبال می‌کند. آزمایشگاه‌های Frontier همچنان محدودیت‌های زمینه‌ای را افزایش می‌دهند، در حالی که یک اکوسیستم موازی از ابزارهای متمرکز بر کارایی، مانند کمپرسورهای زمینه‌ای LangChain و کتابخانه‌های راهنمای مایکروسافت، ظهور کرده‌اند تا هر توکن را به حساب آورند. موفق‌ترین استقرارها معمولاً یک پنجره زمینه‌ای سخاوتمندانه را با بهینه‌سازی تهاجمی توکن ترکیب می‌کنند.

مزایا و معایب

کارایی توکن

مزایا

  • + هزینه‌های API پایین‌تر
  • + زمان‌های پاسخ سریع‌تر
  • + خروجی‌های متمرکزتر و واضح‌تر
  • + پیاده‌سازی آسان‌تر

مصرف شده

  • محدود به مدل پایه
  • نیاز به تنظیم دقیق دارد
  • ممکن است زمینه وسیع‌تری را از دست بدهد
  • فشرده‌سازی می‌تواند جزئیات را از بین ببرد

گسترش اندازه پنجره زمینه

مزایا

  • + اسناد طولانی را مدیریت می‌کند
  • + عمق چند چرخشی را فعال می‌کند
  • + نیاز به قطعه‌بندی را کاهش می‌دهد
  • + از استدلال پیچیده پشتیبانی می‌کند

مصرف شده

  • هزینه‌های محاسباتی گران
  • مشکل گم شدن در میانه
  • تقاضای بالاتر برای حافظه
  • کاهش بازده دقت

تصورات نادرست رایج

افسانه

یک پنجره زمینه بزرگتر همیشه به معنای یک مدل هوشمندتر است.

واقعیت

اندازه پنجره یک محدودیت ظرفیت است، نه یک معیار هوش. مدل‌هایی با زمینه‌های کوچک‌تر اما به خوبی سازماندهی‌شده، اغلب از مدل‌هایی با پنجره‌های عظیم پر از اطلاعات نامربوط، عملکرد بهتری دارند. کیفیت توجه، مهم‌تر از کمیت نشانه‌ها است.

افسانه

کارایی توکن فقط در کوتاه کردن دستورالعمل‌ها خلاصه می‌شود.

واقعیت

کارایی واقعی توکن شامل بازیابی، ذخیره‌سازی، خلاصه‌سازی و دستورالعمل‌های ساختاریافته است. این یک نظم در سطح سیستم است، نه یک ترفند برای نوشتن دستورالعمل‌های کوتاه‌تر.

افسانه

دو برابر کردن پنجره زمینه، قابلیت مدل را دو برابر می‌کند.

واقعیت

مکانیسم‌های توجه با افزایش توالی‌ها تضعیف می‌شوند و معیارهایی مانند آزمایش‌های سوزن در انبار کاه نشان می‌دهند که دقت بازیابی پس از گذشت از طول‌های مشخص به شدت کاهش می‌یابد. قابلیت با اندازه پنجره به صورت خطی مقیاس نمی‌شود.

افسانه

گسترش زمینه، کارایی توکن را بی‌اهمیت می‌کند.

واقعیت

حتی مدل‌هایی با پنجره‌های میلیون توکنی نیز از تکنیک‌های بهره‌وری سود می‌برند، زیرا هزینه و تأخیر همچنان با تعداد توکن‌ها مقیاس‌پذیر هستند. بهره‌وری صرف نظر از اینکه پنجره چقدر بزرگ می‌شود، همچنان ارزشمند است.

افسانه

کارایی توکن، دقت را فدای سرعت می‌کند.

واقعیت

وقتی این کار به خوبی انجام شود، کارایی توکن با فیلتر کردن نویز و نمایش فقط اطلاعات مرتبط، دقت را بهبود می‌بخشد. هدف فقط سرعت نیست، بلکه نسبت سیگنال به نویز بهتر در هر درخواست است.

سوالات متداول

تفاوت بین کارایی توکن و اندازه پنجره زمینه چیست؟
کارایی توکن در مورد این است که یک مدل چقدر خوب از توکن‌هایی که پردازش می‌کند استفاده می‌کند، ضایعات را به حداقل می‌رساند و کیفیت خروجی را به حداکثر می‌رساند. اندازه پنجره متن، حداکثر تعداد توکن‌هایی است که یک مدل می‌تواند در یک ورودی واحد بپذیرد. یکی استراتژی بهینه‌سازی است و دیگری محدودیت سخت‌افزار و معماری.
چرا پنجره‌های بزرگ‌تر با زمینه‌ی بزرگ‌تر، هزینه‌ی بیشتری دارند؟
توجه ترانسفورماتور به صورت درجه دوم با طول توالی مقیاس‌بندی می‌شود، به این معنی که یک پنجره ۱۰۰۰۰۰ توکنی تقریباً ۱۰۰ برابر بیشتر از یک پنجره ۱۰۰۰۰ توکنی به محاسبات نیاز دارد. پهنای باند حافظه و الزامات GPU نیز افزایش می‌یابد و هزینه‌های زیرساخت را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.
آیا مدل‌ها واقعاً از کل پنجره‌ی زمینه‌ی خود به طور مؤثر استفاده می‌کنند؟
نه همیشه. تحقیقات پرینستون و آزمایشگاه‌های دیگر نشان داده است که مدل‌ها اغلب برای بازیابی اطلاعات از وسط متن‌های طولانی، حتی زمانی که از نظر فنی قادر به پردازش آنها هستند، تلاش می‌کنند. استفاده مؤثر به وظیفه و نحوه ساختاردهی دستور بستگی دارد.
چگونه می‌توانم کارایی توکن‌ها را در برنامه‌های هوش مصنوعی خود بهبود بخشم؟
از تولید افزوده بازیابی برای تغذیه فقط بخش‌های مرتبط استفاده کنید، ذخیره‌سازی معنایی را برای جلوگیری از پردازش‌های تکراری پیاده‌سازی کنید، اعلان‌ها را با ابزارهایی مانند LLMLingua فشرده کنید و دستورالعمل‌ها را به طور واضح ساختار دهید تا رفت و برگشت‌ها را کاهش دهید. هر تکنیک می‌تواند به طور معناداری مصرف توکن را کاهش دهد.
کدام یک برای سیستم‌های هوش مصنوعی تولیدی اهمیت بیشتری دارد؟
معمولاً کارایی توکن اهمیت بیشتری دارد زیرا مستقیماً بر هزینه‌های عملیاتی و تجربه کاربری در مقیاس بزرگ تأثیر می‌گذارد. یک پنجره زمینه‌ای سخاوتمندانه ارزشمند است، اما اگر هر درخواست بی‌جهت توکن‌ها را بسوزاند، هزینه به سرعت افزایش می‌یابد.
بزرگترین پنجره زمینه موجود امروز چیست؟
از سال ۲۰۲۵، مدل‌های Gemini گوگل در محیط‌های آزمایشی، پنجره‌های زمینه‌ای تا ۱۰ میلیون توکن را نشان داده‌اند، در حالی که پیشنهادات تولید از Anthropic، OpenAI و دیگران معمولاً بسته به سطح، از ۲۰۰۰۰۰ تا ۲ میلیون توکن متغیر است.
آیا کارایی توکن و گسترش زمینه می‌توانند با هم کار کنند؟
کاملاً. بهترین سیستم‌ها از یک پنجره متن بزرگ به عنوان حد بالا استفاده می‌کنند و تکنیک‌های بهره‌وری را برای ماندن در زیر آن به کار می‌برند. این ترکیب، انعطاف‌پذیری متن طولانی را با کنترل هزینه اعلان کارآمد ارائه می‌دهد.
مشکل گم شدن در میانه چیست؟
این به تمایل مدل‌های زبانی برای توجه بیشتر به اطلاعات ابتدا و انتهای متن‌های طولانی و نادیده گرفتن جزئیات در وسط متن اشاره دارد. این پدیده در مطالعات متعدد مستند شده است و کاربرد عملی پنجره‌های بسیار بزرگ را محدود می‌کند.
آیا مهندسی سریع نوعی از بهره‌وری توکن است؟
بله، مهندسی سریع یکی از در دسترس‌ترین اشکال بهره‌وری توکن است. توکن‌های خوش‌ساخت، هدف را به وضوح در توکن‌های کمتری منتقل می‌کنند، ضایعات را کاهش می‌دهند و تمرکز مدل را بدون نیاز به هیچ تغییری در مدل اصلی بهبود می‌بخشند.
آیا پنجره‌های زمینه به طور نامحدود به رشد خود ادامه خواهند داد؟
احتمالاً در الگوی فعلی اینطور نیست. هزینه‌های محاسبه و حافظه با افزایش اندازه پنجره به شدت افزایش می‌یابد و دقت از آستانه‌های خاصی کاهش می‌یابد. پیشرفت‌های آینده احتمالاً به جای دنبال کردن ظرفیت‌های خامِ همواره بزرگتر، رشد متوسط پنجره را با سیستم‌های حافظه و بازیابی هوشمندتر ترکیب خواهد کرد.

حکم

وقتی هزینه، تأخیر و قابلیت اطمینان بیشترین اهمیت را دارند، به خصوص در سیستم‌های تولیدی که حجم درخواست‌های بالایی را مدیریت می‌کنند، از توکن‌های کارآمد استفاده کنید. وقتی وظیفه شما واقعاً نیاز به پردازش اسناد بزرگ، مکالمات طولانی یا کل پایگاه‌های کد در یک مرحله دارد، از بسط پنجره زمینه استفاده کنید. در عمل، هوشمندانه‌ترین رویکرد استفاده از هر دو است: یک پنجره بزرگ به عنوان شبکه ایمنی و تکنیک‌های کارآمد به عنوان محرک روزانه.

مقایسه‌های مرتبط

LLM های مبتنی بر ابزار در مقابل LLM های مستقل

LLM های مبتنی بر ابزار، مدل‌های زبانی مستقل را با اتصال آنها به APIهای خارجی، ماشین‌حساب‌ها و پایگاه‌های داده گسترش می‌دهند و بازیابی اطلاعات و اجرای وظایف را در زمان واقعی امکان‌پذیر می‌سازند. LLM های مستقل صرفاً به پارامترهای آموزش‌دیده خود متکی هستند و آنها را مستقل اما محدود به دانش حاصل از داده‌های آموزشی می‌کنند.

LLM های متن باز در مقابل API های اختصاصی LLM

LLM های متن باز، مدل‌های هوش مصنوعی قابل تنظیم و خود-میزبان با دسترسی کامل به کد ارائه می‌دهند، در حالی که API های اختصاصی LLM، خدمات مدیریت شده و بهبود یافته را از طریق نقاط پایانی مبتنی بر ابر با قیمت گذاری مبتنی بر میزان استفاده ارائه می‌دهند.

RAG (تولید افزوده بازیابی) در مقابل LLM های تنظیم دقیق

RAG و LLM های تنظیم‌شده دقیق، هر دو کیفیت خروجی هوش مصنوعی را بهبود می‌بخشند، اما به روش‌های اساساً متفاوتی عمل می‌کنند. RAG اطلاعات خارجی را در زمان پرس‌وجو دریافت می‌کند، در حالی که تنظیم دقیق، دانش جدید را مستقیماً در وزن‌های مدل قرار می‌دهد. انتخاب بین آنها بستگی به این دارد که داده‌های شما چند وقت یکبار تغییر می‌کنند و به چه نوع دقتی نیاز دارید.

RAG با متن بصری در مقابل RAG با متن فقط متنی

RAG با زمینه بصری، مدل‌های زبانی را با بازیابی تصاویر، نمودارها و دیاگرام‌ها در کنار متن غنی می‌کند، در حالی که RAG فقط متنی صرفاً به متون نوشتاری متکی است. RAG بصری در وظایف چندوجهی مانند درک اسناد و پاسخ به سؤالات بصری برتری دارد، در حالی که RAG فقط متنی ساده‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر برای استقرار باقی می‌ماند.

RAG چندوجهی در مقابل RAG فقط متنی

RAG چندوجهی متن، تصاویر، صدا و ویدیو را برای بازیابی غنی‌تر با هم پردازش می‌کند، در حالی که RAG فقط متنی منحصراً بر محتوای نوشتاری تمرکز دارد. انتخاب بستگی به این دارد که آیا داده‌ها و موارد استفاده شما فراتر از اسناد متنی ساده است یا خیر.