GPT-5 要吃 100 万亿 token,全人类的数据库存够吗?
Data, data, everywhere - enough for AGI?
Nathan 与 Nick 从邮件、Twitter、YouTube 到基因组数据,推算达成 AGI 所需的数据规模与百万亿 token 目标的可行性。
训练 GPT-3 用了大约 1 万亿 token,GPT-4 用了大约 10 万亿。按这条曲线外推,GPT-5 需要 100 万亿 token,算力预算从几千万美元量级跳到 10 亿美元以上。
钱先放一边,一个更根本的问题摆在眼前:地球上的数据,够喂吗?
Cognitive Revolution 2024 年 4 月的这期节目,就干了这么一件事。主持人 Nathan Labenz 是创业者兼 AI 投资人,这次请来 Nick Gannon,一个白天做数据科学家、业余时间当「AI 侦察兵」的独立研究者。他把人类数得出来的数据源挨个盘了一遍:邮件、推特、YouTube、基因组、天文观测、气象、人口普查、代码,连 ChatGPT 自己吐出来的字都算上了。主持人自己说,这是实验性的一期,全程做数量级计算,目的是帮听众把 AI 世界观锚定在现实区间上。
结论先放在这里:短期看数据管够,富余得离谱;要走到万亿美元级的训练,高质量文本大概率不够,缺口得靠合成数据来补。
三个实验室押的是同一个假设
Nick 开场先泼了盆冷水。大多数人对 AI 进展的判断,靠的是汇总人群情绪,从事实出发推演的很少,他自己承认也常犯这个毛病。把 AI 当成一个看多看空、估值高低的指数,结果就是脑子里塞满了别人的观点,没有事实。
他要用的框架很简单。OpenAI、DeepMind、Anthropic 三家的战略,底层是同一个「智能扩展假设」,两条前提:
- 脑子越大,越聪明;
- 生物神经元和人工神经元功能对等,智能不挑基底,碳基硅基都行。
两条都成立,人类水平的 AI 就是个工程问题,难,但可做。Nathan 补充了一个观察:Sam Altman、Greg Brockman、Ilya Sutskever、Demis Hassabis、Shane Legg、Dario Amodei,这串名字里没有一个把「数据不够」当成根本障碍,被问到都是一句「别担心,我们有办法」。
OpenAI 有位专门搭建大规模分布式集群的工程师,说过一句很有代表性的话:
越来越清楚的一件事是,这些模型本质上就是在逼近它们的数据集。只要在同一个数据集上训练足够久,任何参数量够、训练时间够的模型,最终都会收敛到同一个点。
这是扩展假设最激进的读法。数据质量和算法架构的进步,本质上都在降低达到同一水平所需的规模。省下来的是算力,也是数据。
从 GPT-3 到 GPT-5,账怎么算
先定锚点。GPT-3 的训练集约 1 万亿 token,折合 600 GB 文本。GPT-4 按研究机构 SemiAnalysis 的估计,是个 16 专家的混合专家模型,每个专家 1110 亿参数,总共约 1.8 万亿参数,另用约 2 万亿图像 token 训了视觉部分,文本 token 约 10 万亿,对应 10^24 到 10^25 FLOPs 的算力。
GPT-5 的外推从这里出发。算力预算每代涨约 100 倍,GPT-4 的预训练成本估计在几千万美元量级,涨 100 倍就是 10 亿到几十亿美元。顺带一提,MosaicML 曾宣称 50 万美元以内就能从零复现 GPT-3,而多数估计把 GPT-3 的实际成本放在 500 万美元左右,GPT-4 在 5000 万到 1 亿美元之间。按 Chinchilla 缩放律,参数涨 10 倍、数据涨 10 倍,算力正好涨 100 倍,所以 GPT-5 的数据需求落在 100 万亿 token,也就是 10^14。
三个修正变量得记着。
第一,Chinchilla 最优已经过时。现在的模型普遍「过训练」,Llama 2 的 70 亿参数版本喂了 2 万亿 token,远超最优比例,图的是推理便宜。预算可以不均着分,参数涨 20 倍、数据涨 5 倍,也行。
第二,长上下文。GPT-5 大概率用上 ring attention 这类机制,把上下文窗口推到百万甚至上亿 token,Gemini 1.5 和 Claude Opus 的超长召回被猜测就是这么做的。代价不小:一个万亿参数模型,上下文从 4K 拉到 100 万 token,算力要多花 5.6 倍。好处是每批数据量大增,权重更新次数变少,数据需求反而有下降的压力。
第三,混合专家架构。GPT-4 的 1.8 万亿参数,每次前向传播大约只激活 2700 亿,像一家 1.8 万人的公司每次只派 2700 人出门干活,车马费省了。但天下没有免费午餐,MoE 的缩放律斜率要缓一些,同样的数据量,学到的东西打点折扣。
Nick 插了句题外话:这些算法进展值钱到什么程度?有人跑去 DeepMind 开口要 1000 万美元,只求 DeepMind 比别人早几个月拿到这个秘密,这笔钱大概率给得出。学术界把这些方法公开出来,实在值得庆幸。
盘库存:数据比想象的多得多
目标定在 10^14 token,开始数家底。
2020 年,人类创建和复制的数据总量约 64 泽字节(ZB,10^21 字节),量级在 10^22 字节。和目标一比,差 8 个数量级,好比问太平洋的水够不够烧一壶茶。只需要全人类数据里的亿分之一是高质量文本,GPT-5 就喂饱了。而且全球数据量大约每 3 年翻一番,过去 3 年产生的数据占了有史以来的一半。
分领域看。邮件,每天上千亿封,按每封 300 token、一年 300 天算,全年 10^16 到 10^17 token,千里挑一的质量就够 GPT-5 用了。当然,邮件锁在别人的系统里。OpenAI 有支公开的数据采购团队,到处找政府和企业谈合作,因为这些都锁着,谁知道在哪、怎么接、要付多少钱。
推特,每天约 10 亿条,全年折 3×10^13 token,约等于 3 个 GPT-4 的训练量,能填 GPT-5 缺口的三分之一。邮件和推特的体量差着几百倍,数据的分布有多不均,可见一斑。
YouTube,每年新增约 5 亿小时视频,原始数据 1 到 2 艾字节(EB,10^18 字节)。像素转 token 有折扣,GPT-4V 一张低分辨率图按 85 个 token 计费,压缩比约 1000 比 1。照这个比例,YouTube 一年的上传量折 10^15 token,是 GPT-5 需求的 10 倍。真要全训一遍,按缩放律得烧上千亿美元,这个数字刚好在全球科技巨头几张资产负债表的射程之内。换个算法,YouTube 里十分之一的 token 是「好的」,就够了。
天文数据每年也是 1 到 2 艾字节,哈勃和韦布望远镜在拼命产出,大型强子对撞机也在狂吐数据。有篇论文的标题起得好,《Big Data: Astronomical or Genomical?》,天文和基因组到底谁的数据更大,答案是都大。基因组每年 40 艾字节,每两年翻一番,绝大部分躺在库里没人用。
Nathan 拿 Arc Institute 和斯坦福团队刚发布的 EVO 模型举例:一个 70 亿参数的生命科学模型,训练集是 270 万个公开的原核生物和噬菌体基因组,折 3000 亿 token。GPT-4 当年加视觉用了 2 万亿图像 token。照这个基准,给模型加一个「DNA 模态」,数据完全够。他的设想更远:把 DNA 序列、蛋白质组、调控 RNA、健康结局、医学影像交错着喂进去,可能造出一个「母语是生物学」的系统。人类没人能母语读 DNA,模型也没有这个直觉包袱。
气象领域的世界数据中心,存着约 600 个 GPT-4 训练集的量。DeepMind 的气象模型能提前 10 天预测数百个天气变量,精度 0.25 度,一分钟算完。数据来源是卫星、飞机、船舶、浮标、雷达、探空气球,全球基础设施一起采,采了 37 年。美国人口普查局的数据也有几百个 GPT-4 的量。苹果 Vision Pro 被点名为一台了不起的数据采集机器。金融业更不用说,文艺复兴科技掌门人 Peter Brown 据称是深度学习先驱辛顿的第一位博士生,公司囤着大批 H100 芯片,大奖章基金年化约 37%,持续了几十年。
还有互联网本体。谷歌索引的网页约 500 亿个,未被索引的部分估计是索引量的 25 倍到 2000 倍。想找一条多年前的推文,搜不到,但它确实存在。Nick 打了个比方,这就像问不可观测宇宙有多大:肯定比可见的大,大多少,没人算得清。
代码,Hugging Face 上的 The Stack 数据集去重后 3 TB,约等于 GPT-4 训练量的三成、GPT-5 目标的 3%。代码这个领域有个特殊属性:可以无限生成。
最后是合成数据。按 2500 万日活、每人每天 15 次提问、每次回复 1000 token 估算,ChatGPT 生成的文本量级在 10 万亿到 45 万亿 token 之间,够再训几个 GPT-4。ChatGPT 累计生成的文本已经超过它自己的训练集,正在逼近 GPT-5 的需求量。Nick 说,每次问到数据够不够,AI 研究员都会露出一丝狡黠的笑,说别担心,搞定了。那个「办法」,很可能就是合成数据。
熊市案例:质量这道坎
多头讲完,空头登场。
研究机构 Epoch AI 有篇论文,标题就叫《我们会用完数据吗》。结论:高质量公开文本的库存约 10 万亿词,和 GPT-4 的训练集一个量级,2024 到 2026 年间就会用尽。这里的「高质量」指书籍、新闻、科学论文、维基百科、过滤后的网页内容。
这个数有个朴素的校验法。美国国会图书馆的全部藏书,折算约 10 万亿词、10 TB 文本。拿它当标尺,能进国会图书馆书架的才算高质量,10 万亿这个量级听起来就合理。
于是局面变成:总量管够,高质量文本的池子却只有 GPT-4 那么大。GPT-5 要 10 倍,还能靠多模态、私有数据、合成数据凑。再往上呢?
Nick 把天花板推到了极致。投资人 Carl Shulman 有个说法,人类能承受的最大单次训练约 1 万亿美元,占全球 GDP 的 1%。冷战时期阿波罗计划的花费约占美国 GDP 的 2.2%,先例在。苹果年收入接近 4000 亿美元,国防部年度预算约 8000 亿,量级都摆在那。用 Nick 的话说,1 万亿美元约等于 30 艘航母,或者 10 个国际空间站。Sam Altman 被曝去中东聊 7 万亿美元的芯片融资,虽然停留在传闻层面,但他早在 2015 年就和国防部长谈过 AI 与算力在国家安全中的角色。Nick 的判断很直白:真要执行万亿美元级训练,全世界能办成的只有两个国家,美国和中国。
按三条趋势线推,万亿美元训练会出现在 2029 到 2033 年之间:最贵训练的成本大约每两年涨一个数量级;摩尔定律的魂还在,每秒运算数持续加速;算法进步让「有效算力」每 9 个月翻一番,达到同样测试分数所需的浮点运算数,每 9 个月砍一半。
这么一次训练需要多少数据?约 10^17 token,是 GPT-4 的 8500 倍。有个参照特别扎眼:人类大脑每秒处理约 1100 万比特,一辈子(按 70 年算)累计 2 到 3 个 PB,折算下来约为 GPT-4 训练集的 200 到 300 倍。万亿美元训练的数据需求,是一个人一生大脑处理量的三四十倍。Nick 的推论是,如果智能真是一场数据游戏,那当训练数据逼近大脑一生处理量时,出现人类水平的认知能力,就说得通了。
10^17 token,占 2020 年全球数据总量的 0.00013%。听起来又是「亿分之一」式的宽裕。可高质量文本的库存只有 10^13,缺口是四个数量级。Nathan 算了一笔账:万亿美元预算里,参数涨 10 倍、数据涨 100 倍,能到 10^16,再靠算力变便宜凑出最后一个数量级。10^16 也许够得着,10^17 就悬了。数据总量从来都是伪问题,高质量占比才是真问题。
出路:让模型自己出题
缺口怎么补?Nick 押的是自我博弈。
DeepMind 的 Alpha 系列,AlphaGo、AlphaZero、AlphaGeometry,是仅有的几个真正做出超人表现的系统,配方都一样:价值网络加蒙特卡洛树搜索,自我博弈,更新,再自我博弈。任何能打 Elo 分的东西,棋类、几何证明,都能套进这个架构。
如果目标是造出超人表现的系统,大部分人类生成的数据都得扔进垃圾桶,从头开始。
推理这块,OpenAI 的 Noam Brown 做的正是「推理时搜索」:让模型多想一会儿,效果近似一个参数量大一万倍的网络。想不动参数,就动思考时间。
代码是合成数据最好的田地,因为对错可以自动验证。Nathan 提了个问题:GPT-5 能不能出一道连 GPT-5 自己都解不出的编程题?出题比解题容易,模型生成难题、自己跑一遍验证、把做对的留下当教材,这个循环看起来几乎必然能转起来。
自我改进的循环此前没转过。GPT-3.5 时代,自我批评经常越改越差;GPT-4 能变好,但三五轮就到平台期,因为那几轮没有重新训练。一旦把训练接进循环,事情就变了。Nathan 说,Claude 3 的质量让他改变了对这种「精炼流程」可行性的判断,让 AI 自我批评一路滚到失控,他仍然不舒服,但那个陀螺确实转得越来越紧。
整期节目收在这么一个框架上:多头说数据到处都是,空头说通往 10^17 没有明路。于是真正的问题变成,能不能设计出合适的课程表,让模型在合适的时机「开窍」,把自我博弈的超人能力提前引爆。
明天就能用的三笔账
这期节目信息密度大,留下的是可以随身带的工具。
- 记三组锚点数字。token 量级:GPT-3 是 10^12,GPT-4 是 10^13,GPT-5 约 10^14;成本量级:500 万美元、5000 万到 1 亿美元、10 亿美元以上;库存量级:高质量公开文本约 10^13,2026 年前后见底。白宫已经把 10^26 FLOPs 设为训练报告门槛,认真跟踪 AI 的人都该攒自己的参照数。
- 看到新闻先做量级心算。新数据集发布,问一句:折成 token 够训几个 GPT-4?新融资到账,问一句:够几次 GPT-4 级训练?量级对不上,故事先存疑。
- 盯住可验证领域。代码、数学、几何,凡是对错能自动判定的领域,都是模型自己造数据的主战场。这些领域的进展速度,比任何关于「数据耗尽」的争论更能预示下一个台阶。
Nick 那句开场白值得贴在显示器边上:别把 AI 缩成一个看多看空的指数。把世界观锚在量级上,锚在事实清单上,别人的情绪就带不动你的判断。
In this podcast, Nathan and Nick dive deep into the data requirements for achieving Artificial General Intelligence. They explore the current paradigms, the role of data in approximating intelligence, and the scaling trends for GPT models. The discussion covers various datasets, from email and Twitter to YouTube and genomic data, as they analyze the feasibility of reaching the target of 100 trillion high-quality tokens. While the bull case suggests an abundance of data, the bear case highlights the limits on high-quality data, prompting a fascinating exploration of what makes data good for AI and the potential for AI to generate its own data.
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