谷歌大神首次揭秘Gemini预训练秘密：52页PPT干货，推理成本成最重要因素

谷歌凭借Gemini 2.5 pro已经彻底翻身，经过这段时间各路大神的深度使用和评测，基本上已经锁定大模型top1，除了优秀的写作能力以外，编程能力更是打遍无敌手，最重要的Gemini一直以来基本是免费给所有人用，连API都免费

今天有幸看到了一份来自Google内部的技术分享，主讲人是Vlad Feinberg，谷歌Gemini Flash Pretraining的负责人。这份PPT信息量爆炸，深入探讨了Gemini预训练背后的核心逻辑、挑战以及未来方向，特别是如何在算力、数据、模型大小和 推理成本 之间找到那个微妙的平衡点。下面，我就带大家深度解读一下这份干货，一探Gemini 背后的训练故事

关于大模型的预训，我们熟知的Scaling Laws（缩放定律）只是故事的一部分

ppt：

https://vladfeinberg.com/assets/2025-04-24-princeton-talk.pdf

一、告别“经验主义”：从Kaplan到Chinchilla的认知革命

还记得大模型训练的那个经典问题吗？给你一笔固定的算力C（比如1000块H100用30天），怎么训练出最强的LLM？模型参数N该多大？训练数据D该多少？

早期，大家主要参考Kaplan等人在2020年提出的Scaling Laws。他们的研究发现，模型性能与算力、参数量、数据量之间存在幂律关系，并且强烈建议优先扩大模型参数N。具体来说，算力提升10倍，参数N建议扩大5.37倍，而数据D只需扩大1.86倍。这直接点燃了军备竞赛，大家疯狂堆参数

但是，Google DeepMind (GDM) 在2022年3月发布的Chinchilla（龙猫）论文，给这个“参数为王”的时代泼了一盆冷水

Chinchilla团队指出，Kaplan的研究方法（基于单次训练中的中间loss点来推断）存在缺陷，忽略了学习率衰减等优化带来的好处，只有最终的loss才最能反映模型真实水平

他们采用了更严谨的IsoFlops方法：

1. 1. 固定总算力C
2. 2. 训练多个不同参数N的模型（对应不同的数据量D，因为C ≈ 6 * N * D）
3. 3. 找到这个算力下，loss最低的那个模型N_opt(C)和D_opt(C)
4. 4. 重复以上步骤，得到不同算力C下的最优(N, D)点
5. 5. 拟合这些最优点的关系
6. 

Chinchilla的惊人发现是： 模型参数N和数据量D应该以大致相同的速率（指数约为0.5）随算力C增长！ 这意味着，按照Kaplan定律训练出来的很多大模型，其实是“训练不足（Undertrained）”的！模型太大，数据相对太少，潜力没发挥出来。更糟糕的是，这些“虚胖”的大模型，推理成本极高，部署和使用起来非常昂贵

二、推理成本，不能承受之重！

为什么Chinchilla强调的“训练不足”和推理成本如此重要？因为大模型最终是要用的！

看看Google内部的应用场景：

1. 1. 高通量服务：像搜索AI Overviews、免费的Gemini App（聊天机器人）、企业级Vertex AI平台、AI Studio API等，用户量巨大
2. 2. 实时交互：Project Astra、Project Mariner这类需要即时响应的多模态应用。

这些场景，尤其是实时交互，对模型的推理延迟有着极其苛刻的要求

Vlad Feinberg现场做了一个简单的“餐巾纸计算”（Napkin Math）：假设一个需要实时交互的Web Agent，上下文128k，每次交互处理8k新token，生成128个token，要求延迟在1秒内，再去掉250毫秒的网络和处理开销... 用Llama3-70B这样的模型在谷歌的v5e芯片上跑，光是处理8k新token（Prefill）就需要近6秒（单芯），即使动用4x4=16块芯片并行，也才勉强压到0.5秒左右。而生成阶段（Decode）更是受到内存带宽的严重制约，每生成一个token可能就需要好几毫秒

结论： 对于低延迟场景，70B参数的模型可能都太大了！ 我们需要更小、更快的模型，也就是像Gemini Flash/Flash-lite这样的“小钢炮”

传统的Scaling Law研究，往往只关注训练loss，完全忽略了推理成本，这在实际应用中是行不通的

三、迈向新范式：推理感知（Inference-Aware）的Scaling Laws

既然推理成本如此重要，有没有更科学的方法来指导预训练呢？答案是肯定的。

Sardana等人在2024年提出了“推理感知”的Scaling Laws。核心思想是：不再仅仅最小化训练loss，而是要优化“总成本”，这个总成本包括了训练成本和生命周期内的总推理成本

其数学形式更复杂，需要考虑训练和推理使用的硬件（MFU不同）、输入/输出token量（D_inp, D_out）等因素

但结论很明确：

考虑到推理成本后，最优的模型往往比Chinchilla定律建议的更小，但需要用更多的数据（或重复训练更久）！

当然，这种新范式也面临挑战：

1. 1. 硬件非同质性：训练和推理芯片不同，成本难统一衡量
2. 2. 推理量D_inf难以预测：模型变好会刺激更多使用（杰文斯悖论），市场会扩张
3. 3. Scaling Law拟合本身不完美：尤其在数据量极大或极小的情况下，拟合误差可能很大

为了解决拟合问题，Muennighoff等人（2023）提出了考虑数据约束的Scaling Law，引入了唯一数据量U和重复次数R的概念 L(N, U, R)。研究发现，重复数据的收益会快速下降。这意味着，在数据有限的情况下，更小的模型对数据重复利用更有效

那如果数据“无限”呢？Llama3训练了15T token还在提升，似乎说明对于开源模型，只要算力允许，可以一直用所有数据训练下去。但这是否是最优策略？用数据受限定律可以反推，如果用更少、更精的数据，达到同样效果能节省多少算力？达到Llama3 8B模型的loss，可能只需原来72%的算力

四、新维度：蒸馏与其他

除了模型大小、数据量、推理成本，模型蒸馏（Distillation） 也成为了一个重要的研究方向。Busbridge等人（2025)正在研究蒸馏的Scaling Laws，试图量化教师模型和学生模型之间的成本与性能关系

如何用有限的算力训练出“小而精”的学生模型？教师模型的能力上限、学生模型的“容量差距”、蒸馏过程中的技巧（如温度控制）等，都是需要探索的问题。一个有趣的观点是，蒸馏本质上是一种方差缩减，好的教师模型能提供更稳定的学习信号，减少学生模型学习的“噪声”。

观点总结

总结一下Vlad Feinberg分享的核心观点：

Scaling研究两大方向：

1. 1. 提升曲线：在给定的模型大小下，做到更好的性能
2. 2. 增加斜率：让模型性能随规模增长得更快

Gemini的策略：类似“Tick-Tock”，用Flash版本追赶上一代Pro版本的性能，不断优化推理效率

推理效率是关键：压缩技术（更好的蒸馏、量化、服务友好型模型设计）与Scaling研究同等重要

低成本研究机遇：

硬件感知Kernel优化：为特定硬件写算子，比如下一代Flash Attention

量化新前沿：超越传统的向量量化

FunSearch类方法：用LLM辅助搜索更好的模型结构或训练策略

更鲁棒的Scaling Laws：引入更多维度（如数据质量、重复度），使用更严谨的统计模型（如MLE vs. 最小二乘），甚至用主动学习来选择最优的(N, D)实验点

写在最后：

如果你对这个话题感兴趣，可以去查阅PPT中提到的几篇关键论文（Kaplan 2020, Chinchilla 2022, Sardana 2024, Muennighoff 2023, Busbridge 2025等

ppt地址再次奉上：

https://vladfeinberg.com/assets/2025-04-24-princeton-talk.pdf

免责声明： 本文基于公开可获取的Google内部技术分享PPT进行解读，旨在传递技术信息，不代表Google官方立场。所有解读基于博主个人理解，如有偏差敬请指正