垂直領域小型語言模型的優勢

「您是否知道，許多‘小型’人工智能模型在性能上優於較老、較大的模型——而且僅使用了一小部分資源？」 

想象一下，直接在你的智能手機上運行強大的AI助手，無需訪問雲端，即可在幾毫秒內處理你的請求。這並非科幻小説——小語言模型正在將這一切變為現實，觸手可及。 

連續三年，人工智能界一直痴迷於一個簡單的等式：越大越好。 

科技巨頭們投入數十億美元構建龐大的語言模型，每一個模型都比上一個更大： 

• 據傳擁有萬億個參數的 GPT-4 

• 克勞德擁有數千億 

• Meta 的 LLaMA 突破極限，達到 700 億 

每一次突破似乎都遵循同樣的模式——更多的參數、更大的功率、更多的可能性。 

但2025年發生了一件意想不到的事情。 

一 改變一切的劇情轉折

隨着企業人工智能部署從概念驗證階段過渡到生產階段，一個令人驚訝的事實浮出水面： 越大並不總是越好。 

英偉達一項突破性研究表明，40%至70%的企業級人工智能任務可以通過小型語言模型（SLM ） 更高效地處理——這些緊湊而強大的模型參數少於100億，具有以下特點： 

✓ 速度比同類巨型設備快 10 倍 ✓ 部署和維護成本降低 5-20 倍 ✓ 更可靠，適用於特定業務任務 ✓ 設備端處理，注重隱私 

大型語言模型（LLM）曾經需要昂貴的GPU來運行推理。但最近的進展為經濟高效的CPU部署 打開了大門，尤其對於小型模型而言。三大變革促成了這一轉變： 

• 1.更智能的模型 ——SLM 的設計旨在提高效率並不斷改進。
• 2.CPU 優化運行時—  llama.cpp  、 GGUF 等框架以及 Intel 的優化可實現接近 GPU 的效率。
• 3.量化 ——將模型從 16 位 → 8 位 → 4 位轉換，可以大幅減少內存需求，並在幾乎不損失準確性的情況下加快推理速度。

二 認識一下小型語言模型

當各大媒體都在追逐最新的十億參數里程碑時， 小型語言模型 正在悄然贏得真正的勝利——實際業務部署。 

• 1.市場信號：智能體人工智能正在蓬勃發展

據英偉達稱，智能體人工智能（多個專業人工智能代理協作的系統）市場預計將從 2024 年的 52 億美元增長到 2034 年的 2000 億美元 。 

• 2.思想領袖視角： 40倍的增長代表了近年來最快的技術普及速度之一。這對企業高管來説意義重大：未來十年人工智能的發展將取決於普及規模，而非參數規模。
• 3.技術視角： 要達到這種規模，人工智能必須從雲端轉移到邊緣環境——智能手機、工廠車間、零售設備、醫療儀器等等。而這隻有通過服務層級管理（SLM）才能實現，因為它們對計算和內存的需求更低。

三 快速演化時間線

語音語言模型的發展歷程與自然語言處理（NLP）的發展緊密相連： 

• 2017 年之前：基於規則和統計的模型像 n-gram 和 word2vec 這樣的模型捕捉到了基本的詞語關聯，但缺乏深入的理解。 

• 2017 年：Transformer 革新了 NLP Transformer 架構 的引入（在著名的「Attention is All You Need」論文中）使得深入的上下文理解成為可能。 

• 2018–2020 年：大型語言模型誕生 BERT、GPT-2 和 T5 帶來了數十億個參數，達 到了最先進的基準。 

• 2021-2023 年：規模之戰 OpenAI、Google、Anthropic 等公司通過將模型規模擴大到數百億甚至數千億個參數來展開競爭。 

2023年至今：小即是美時代。 隨着效率成為首要考慮因素，企業開始訓練諸如 LLaMA、Mistral、Phi、Gemma和TinyLLaMA等緊湊型模型， 這些模型可在筆記本電腦、邊緣設備甚至手機上運行。 

四 小型語言模型究竟是什麼

在瞭解 SLM 之前，我們先來了解一下什麼是語言模型（LM）。 

1.語言模型（LM）

一種經過訓練的人工智能系統，能夠通過預測序列中的下一個單詞來理解和生成類似人類的文本。 

2.小型語言模型（SLM）

一種 輕量級 的語言模型， 參數更少 ，針對 特定任務或設備端任務進行了優化 ，成本更低，性能更快。 

• 參數範圍： 通常 為 1 億至 30 億 個參數。 

示例： 認識小型人工智能領域的明日之星 

3.大型語言模型（LLM）

一種功能強大的語言模型，擁有 數十億個參數 ，在海量數據集上進行訓練，能夠處理 複雜的通用任務 。 

• 參數範圍： 通常 為 100 億到 1 萬億以上 參數。 

例如： LLaMA 3 70B → 700億 、 GPT-4 → 估計約 1 萬億 、 克勞德3號作品 → 數千億 。 

大型語言模型 (LLM) 提供一流的推理能力，但需要大量的計算、內存和存儲空間。而小型語言模型 (SLM) 則針對速度、效率和設備端使用進行了優化。LLM 能夠處理廣泛而複雜的 任務，而 SLM 則擅長特定任務，能夠更快地獲得結果並降低成本。得益於量化和 GGUF 格式等技術，SLM 現在無需依賴昂貴的雲基礎設施即可為實際應用提供支持。 

你可以把LLM和SLM的區別理解為： 

• 大學圖書館藏書量（LLM）與專業專家的個人藏書量（SLM） 

• 一把擁有100種工具的瑞士軍刀與一把用於手術的精密手術刀。 

4.其他值得了解的LM

（1）檢索增強型語言模型（RLM）

這是一種混合語言模型，它結合了語言 生成 和從外部來源（例如數據庫、知識庫或網絡） 實時檢索信息的功能。這使得模型無需重新訓練即可訪問最新、真實且特定領域的數據 ，從而提高準確性並減少錯誤預測。 

主要特性： 集成 檢索 （搜索）和 生成 （響應）。 參數範圍： 取決於基礎模型——可構建於 SLM 或 LLM 之上。 示例： ChatGPT 與 Browse / GPT 與 RAG 集成 ； Perplexity AI（基於 RAG 的搜索助手） ； Microsoft Copilot（帶圖形檢索功能） ； 基於 LlamaIndex 或 LangChain 的 RAG 系統 。 

（2）中等語言模型（MLM）

中等語言模型 (MLM) 的規模介於小型語言模型 (SLM) 和大型語言模型 (LLM) 之間，通常包含 10 億到 70 億個參數，旨在平衡通用性和效率。它比小型語言模型更能有效地處理複雜任務，同時又比大型語言模型更經濟高效。 

主要特點： 具有廣泛的通用性，計算需求適中，通常採用 8 位量化進行優化。 參數範圍： 10 B–70 B 參數。 示例： Meta LLaMA 3 13B、Mistral Mix Medium 13B、Falcon 40B、GPT-3.5 Turbo（~20 B）。 

⚙️ SLM 的特性

• 參數更少 — 通常少於 30 億個 參數，使其結構緊湊、重量輕。 

• 快速推理 — 即使在 CPU 或消費級 GPU 上也能快速運行，延迟低。 

• 資源高效 ——需要更少的內存、計算能力和能源——非常適合 邊緣設備 或 本地部署 。 

• 特定任務— 通常針對特定領域或特定任務 進行微調（例如，客户支持、代碼補全）。 

• 注重隱私——可在本地 運行，無需將數據發送到雲服務器。 

• 成本效益高 ——與大型模型相比，訓練、部署和維護成本更低。 

• 更易於微調 — 針對特定用例進行定製的速度更快、成本更低。 

• 便攜易部署 — 易於分發和集成（尤其是 GGUF 格式 ）。 

• 環保 ——由於計算需求減少，碳足跡更低。 

SLM也存在一些 風險 ，下圖詳細比較了 SLM 和 LLM 的風險。 

神奇之處不僅在於參數數量，更在於智能優化技術，這些技術使這些模型能夠發揮遠超其自身級別的性能。 

五 SLM成功背后的技術創新

助力SLM部署的三項突破性技術

SLM 的興起並非偶然。三大技術變革使得成本效益高的 CPU 部署成為可能，尤其適用於小型型號： 

• 1. 更智能的模型架構： SLM 利用知識蒸餾等先進的訓練技術，使較小的「學生」模型能夠從較大的「教師」模型中學習，在參數減少 40% 的情況下，仍能保持 97% 的性能。微軟的 Phi-3 系列便是這種方法的典範，在消費級設備上運行時，其性能可與 700 億參數模型相媲美。
• 2. CPU 優化的推理運行時： 圍繞 llama.cpp、GGUF 和 Intel 優化技術的生態系統徹底改變了本地 AI 部署方式。這些框架在標準 CPU 上實現了接近 GPU 的效率，使 AI 無需昂貴的硬件投資即可普及。
• 3. 高級量化技術 或許最具變革性的創新是量化——將模型從 16 位轉換為 8 位再轉換為 4 位精度。這顯著降低了內存需求，並在精度損失最小的情況下加快了推理速度。

六 混合部署模式

企業正在將兩者結合起來，構建混合架構，以優化不同的使用場景。 

• 大語言模型： 負責處理複雜的推理、戰略規劃和創造性任務 

• SLM執行器： 管理高頻次、特定任務的操作，例如客户支持、數據處理和監控 

這種方法既能實現最佳資源分配，又能保持複雜工作流程所需的智能性。 

GGUF革命：讓AI真正便攜

GGUF（GPT生成的統一格式） 值得特別關注，因為它代表了我們部署AI模型方式的範式轉變。與針對訓練優化的傳統模型格式不同，GGUF是專門為提高推理效率而構建的。 

GGUF的主要優勢包括：

單文件可移植性：運行模型所需的一切都高效打包。 

• 混合精度：智能地為關鍵權重分配更高精度，而在其他部分使用較低精度。 

• 硬件靈活性：在 CPU 上高效運行，同時允許 GPU 層卸載 

• 量化支持：支持 4 位模型，在保持質量的同時大幅減小模型尺寸。 

✅ 理想的CPU部署配置：

• 8B參數模型 → 量化到4位時效果最佳 

• 4B參數模型 → 量化到8位時最優 

一個實際的例子： 將 Mistral-7B Instruct 量化為 Q4_K_M 格式，可以在配備 8GB 內存的筆記本電腦上流暢運行，同時提供與規模更大的雲端模型相當的響應。 

七  在本地運行 AI：構建本地 AI 執行架構

步驟 1：基礎層

• GGML — 用於高效 CPU 操作的核心張量庫 

• GGUF — 輕量級二進制格式，支持混合精度量化 

• 結果：模型存儲佔用內存最小 

步驟 2：推理運行時層

• llama.cpp — 具有原生 GGUF 支持的 CPU 優先引擎 

• vLLM — GPU 到 CPU 的調度和批處理擴展 

• MLC LLM——跨架構編譯器和可移植運行時 

• 結果：在不同硬件上實現低開銷模型執行 

步驟 3：部署框架層

• Ollama — 用於無頭服務器集成的 CLI/API 封裝 

• GPT4All — 桌面應用程序，內置 CPU 優化模型 

• LM Studio — 用於擁抱臉模型實驗的圖形用戶界面 

• 結果：簡化部署和用户交互 

第四步：績效結果

• 低於 200 毫秒的延迟 

• 低於 8GB 內存要求 

• 端到端量化管道 

• 最終結果：實現本地和邊緣人工智能推理的民主化 

八 實際應用：SLM 的優勢所在

1.邊緣計算和物聯網集成

SLM 最引人注目的應用場景之一在於邊緣計算部署。與依賴雲的 LLM 不同，SLM 可以直接在以下環境中運行： 

• 用於實時翻譯和語音助手的 智能手機和平板電腦

• 用於即時異常檢測的 工業物聯網傳感器

• 用於符合隱私保護規定的患者監護的 醫療保健設備

• 用於瞬間決策的 自動駕駛車輛

• 用於離線語音控制的 智能家居系統

邊緣部署的優勢遠不止於便利性。它能消除延迟，通過本地處理確保數據隱私，即使在網絡連接不佳或中斷的情況下也能保證持續運行。 

2.企業成功案例

醫療保健： 醫院部署 SLM 以提供實時診斷輔助，處理敏感的患者數據，而無需承擔雲傳輸風險。 

機器人技術： 製造工廠使用 SLM 在工業自動化中進行自主決策，從而能夠對不斷變化的情況做出即時反應。 

金融服務： 銀行利用特定任務的 SLM 進行欺詐檢測和交易處理，與基於 LLM 的解決方案相比，可節省 10 到 100 倍的成本。 

智能人工智能的經濟學：SLM 與 LLM 成本分析

在單層模塊 (SLM) 和層級模塊 (LLM) 之間進行選擇，對財務的影響非常大。請看以下實際成本比較： 

LLM部署（每日1000次查詢）：

• API費用：每月 30 00- 6 000元 

• 基礎設施：依賴雲的擴展 

• 延迟：平均響應時間為 500–2000 毫秒 

SLM部署（相同工作負載）：

• 本地部署：每月  300 - 1 200 元 

• 基礎設施：一次性硬件投資 

• 延迟：平均響應時間為 50–200 毫秒 

結果如何？SLM部署可以節省5-10倍的成本，同時提供更快的響應時間和更強的隱私控制。 

或許，SLM 最深遠的影響在於普及人工智能的使用。通過降低計算需求，SLM 可以實現：

• 小型企業 如何在沒有企業級預算的情況下部署人工智能解決方案 

• 個人開發者 可以在消費級硬件上試驗人工智能應用 

• 教育機構 無需昂貴的雲服務額度即可教授人工智能概念 

• 注重隱私的組織 將在實施人工智能的同時保持數據控制權 

這種民主化正在促進以前服務不足的市場和應用場景的創新。 

九 展望未來：SLM的未來

SLM 的發展軌跡預示着幾個令人振奮的發展方向：

模塊化人工智能生態系統： 我們正在從單一的模型轉向由專門的SLM（系統生命周期管理）協作的系統，每個SLM都針對推理、視覺或編碼等特定任務進行了優化。 

綠色人工智能： SLM 的能源需求較低，因此對可持續人工智能部署至關重要，從而減少了人工智能廣泛應用帶來的碳足跡。 

移動人工智能革命： 移動芯片設計和SLM優化技術的進步使得無需雲連接即可在智能手機上直接實現複雜的人工智能。 

行業特定智能： 我們看到，針對醫療保健、法律、金融和科學應用領域進行微調的特定領域 SLM 正在涌現，它們在專業任務中表現優於通用 LLM。 

小結：靜悄悄的革命仍在繼續

小型語言模型正在重塑人工智能的部署方式，它將智能從雲端轉移到我們口袋里的設備、工廠車間的傳感器以及真正做出決策的邊緣系統。企業不再追求規模越來越大的模型，而是擁抱更智能、更高效的基礎架構。到2025年，企業能否成功取決於它們採用這種易於上手且可持續的方法的速度。歸根結底，人工智能的未來不在於規模，而在於智能，在這方面，小型模型往往比大型模型表現更出色。 

人工智能領域正在飛速發展，及時瞭解這些變化對於做出明智的技術決策至關重要。小型語言模型不僅代表着一種技術趨勢，更是對人工智能如何融入我們日常工作流程和業務流程的根本性重新構想。 

本文來自微信公眾號 「數據驅動智能」（ID：Data_0101），作者：曉曉，36氪經授權發佈。