要解决的问题

优化器对超参数、batch 大小和并行拓扑都非常敏感。低精度训练则需要处理数值溢出、缩放因子,以及计算内核的支持。

现状

  • 工业界的默认配置是 AdamW,配合学习率预热(warmup)和余弦退火(cosine)调度。
  • 数值精度上,BF16 是主流;FP8 已进入大规模训练,4 比特的 NVFP4 训练也开始被验证。

代表工作

  • AdamW(2017):把权重衰减从梯度更新中解耦出来,是目前最常用的优化器。
  • Sophia(2023):用对角 Hessian 估计做预条件的二阶优化器。
  • Muon(2024):先对梯度做动量,再用 Newton-Schulz 迭代把更新矩阵正交化,用于隐藏层的矩阵参数;2025 年起被验证可以用于大规模语言模型训练。
  • NVIDIA Transformer Engine:NVIDIA 的低精度训练库,提供 FP8,以及 Blackwell 架构上 NVFP4 的训练支持。
  • Pretraining Large Language Models with NVFP4(2025):NVIDIA 报告在 120 亿参数、10 万亿 token 的实验中,NVFP4 混合精度配方的训练损失与下游准确率接近 FP8 基线。该方法保留部分高精度层,并配合随机舍入和异常值处理,不是所有运算、权重和优化器状态都使用 4 比特。

开放问题

  • 新优化器能否在不同规模、不同架构下稳健地复现收益。
  • FP8、NVFP4 训练能否在不损失模型质量的前提下普及。

参考资料

相关专题

  • 预训练:优化器与学习率调度是预训练配方的一部分。
  • 分布式训练:优化器状态的分片与通信。
  • 量化:推理阶段的低比特表示。
  • 硬件平台:低精度格式依赖具体硬件支持。