训练预算从 15 秒到 10 分钟:最优模型大 13 倍,学习率降到约 1/4

同一类模型(第 1 层短卷积,其余全注意力)在每个预算下的最优:15 秒是宽 256 × 2 层、Muon 0.015,10 分钟是宽 512 × 4 层、Muon 0.0035。按 2 分钟选出的配置拿去训练 10 分钟会差 0.101,所以一道设计题必须写明训练预算。

预算越长,最优模型越宽、越深:256 × 2 层 → 512 × 4 层

每个预算一张图,行是宽度(d_model),列是层数。每格取 3 种 MLP 宽度(×8、×16、×24)和 6 档学习率里最好的一组;颜色越深越接近这一预算下的最好,黑框是最好的一格。15 到 120 秒,最优都在宽 256 附近,只是层数从 2 层加到 4 层;到 10 分钟才跳到宽 512。

最好差 0.03差 0.06 以上
15 秒 2 3 4 6 8 192 256 384 512 640 768 最好 256 × 2 层 MLP ×8 · Muon 0.015 30 秒 2 3 4 6 8 最好 256 × 3 层 MLP ×8 · Muon 0.015 60 秒 2 3 4 6 8 最好 256 × 3 层 MLP ×16 · Muon 0.007 2 分钟 2 3 4 6 8 最好 256 × 4 层 MLP ×16 · Muon 0.007 10 分钟 2 3 4 6 8 最好 512 × 4 层 MLP ×16 · Muon 0.0035 宽\层
每个配置训练 600 秒一次,同一次运行里读出第 15、30、60、120、600 秒的 loss。每格 2–4 个种子。

按短预算选出的配置,放到长预算会吃亏:按 2 分钟选的,训练 10 分钟差 0.101

行是在哪个预算下选出的最优配置,列是拿它训练多久。按 2 分钟选的配置训练 10 分钟时,在 447 个配置里排第 233。反过来,10 分钟的最优配置只训练 15 秒,差 2.210。相邻预算之间亏得少,跨度越大亏得越多。种子噪声约 0.005,大于 0.01 的格子都是真实差距。

在这个预算下训练 → 15 秒 30 秒 60 秒 2 分钟 10 分钟 按 15 秒 选的配置 0 +0.023 +0.083 +0.155 +0.344 按 30 秒 选的配置 +0.019 0 +0.028 +0.083 +0.246 按 60 秒 选的配置 +0.184 +0.032 0 +0.015 +0.141 按 2 分钟 选的配置 +0.459 +0.100 +0.012 0 +0.101 按 10 分钟 选的配置 +2.210 +1.151 +0.456 +0.138 0
每格的数是“该配置在这一预算下的 loss − 这一预算下最好的 loss”。

最优参数量大约按预算的 0.7 次方增长,每个参数看到的 token 数在变少

橙点是每个预算下最好的配置,灰条是与它差距在 2 个标准误以内的配置的参数量范围。15 秒最好的模型有 2.8M 参数,10 分钟是 37.3M,预算 40 倍,参数 13 倍。每个参数看到的 token 数从 12 个降到 5 个:加预算时,多出来的算力更多地花在了更大的模型上,而不是更多的数据上。参数多 13 倍,每秒的训练步数只少 7 倍,说明小模型没有用满 GPU,换大模型的代价比参数量看起来小。

5M 10M 20M 50M 15 秒 30 秒 60 秒 2 分钟 10 分钟 训练预算(对数刻度) 参数量(对数刻度) 2.8M · 每参数 12 token 4.0M · 每参数 11 token 7.1M · 每参数 9 token 9.4M · 每参数 10 token 37.3M · 每参数 5 token
虚线是对橙点的幂律拟合,斜率 0.70。

最好的学习率随预算下降:15 秒 Muon 0.015,10 分钟 0.0035

每条线是一个预算。每个学习率取所有结构里最好的一个,纵轴是比这一预算下最好的学习率差多少。学习率在训练中不变,所以短预算偏好大学习率(下降快),长预算偏好小学习率(噪声低)。网格两端补测到 0.0018 和 0.03 后,每个预算的最好学习率都在网格内部。

15 秒30 秒60 秒2 分钟10 分钟
0 +0.02 +0.04 +0.06 +0.08 0.0018 0.0025 0.0035 0.007 0.015 0.03 Muon 学习率(对数刻度;AdamW 按同一档) 比这一预算下最好的学习率差多少
学习率档(Muon / AdamW):0.0018、0.0025、0.0035、0.007、0.015、0.03。

MLP 宽度和混合器的差别随预算缩小:15 秒最好的是 MLP ×8,10 分钟最好的是 MLP ×16

每条线是一族模型(所有宽度、层数、学习率里最好的一个)比这一预算下最好的一族差多少。把一半注意力换成 GDN,15 秒时差 0.073,2 分钟以后差距缩到 0.003–0.007。MLP 宽度的差别在 0.01 左右,短预算时窄 MLP(每步快)占优,长预算时 ×16 占优。

MLP ×16MLP ×8MLP ×24GDN/注意力交替,MLP ×16
0 +0.02 +0.04 +0.06 +0.08 15 秒 30 秒 60 秒 2 分钟 10 分钟 训练预算(对数刻度) 比这一预算下最好的一族差多少
GDN/注意力交替只跑了 4 层及以上;2–3 层时它和全注意力相同。

还没回答的问题

10 分钟以上的预算没有测:训练程序只允许 10、120、600 秒三种预算。

10 分钟时最好的模型约看 0.9 遍 2 亿 token 的数据,小模型会看到更多遍;数据重复对排名的影响没有单独测。