无需训练！复制LLM参数层突破推理瓶颈

无需训练！复制LLM参数层突破推理瓶颈 | 前端进阶之旅

Full translation

完整中文译文

复制 3 个层。无需训练。逻辑推理从 0.22 → 0.76。

这个工具包发现并利用隐藏在 transformer 模型内部的"推理电路"。核心思想：某些连续的层块作为不可分割的认知单元发挥作用。在前向传播中复制它们 — 权重相同，无需训练，无需合并 — 模型在特定能力上就会获得可测量的性能提升。

基于 David Ng 的 RYS 方法构建，并扩展了新发现。这里的所有内容都是在两块 AMD 消费级 GPU（RX 7900 XT + RX 6950 XT）上花一个晚上发现的。

Devstral-Small-2-24B：层 12、13、14 复制一次

我在 Vast.ai 的 H200 实例上运行了完整的测试，对比了 devstral 基础模型和手术修改后的模型，结果如下：手术确实在做一些真实且具体的事情：它提升了数学推理和因果推理，但代价是指令跟随和代码生成能力下降。模型思考更深入但按指示的精准度较低。

在 results 文件夹中你可以看到 eval_base 和 eval_surgery 下的结果。我还在仓库中添加了 vastai_rys_eval.sh，这是在 Vast.ai 中运行整个流程的脚本。Vast.ai 实例通过以下方式创建：

vastai create instance somenumberhere --image vastai/base-image:cuda-12.8.1-cudnn-devel-ubuntu22.04 --disk 80 --direct --ssh

=================================================================================
lm_eval Results Comparison
=================================================================================
Metric                                              base  rys_12_15 Δ(last-first)
---------------------------------------------------------------------------------
bbh/causal_judgement [exact_match]                0.5775     0.6364     +0.0588

bbh/date_understanding [exact_match]              0.9440     0.9000     -0.0440

bbh/logical_deduction_five_objects [exact_match]     0.7440     0.7320     -0.0120

bbh/navigate [exact_match]                        0.9600     0.9440     -0.0160

gsm8k_cot [flexible-extract]                      0.8650     0.8787     +0.0136
gsm8k_cot [strict-match]                          0.8408     0.8704     +0.0296

ifeval [inst_level_loose_acc]                     0.7446     0.7206     -0.0240
ifeval [inst_level_strict_acc]                    0.6990     0.6595     -0.0396
ifeval [prompt_level_loose_acc]                   0.6728     0.6488     -0.0240
ifeval [prompt_level_strict_acc]                  0.6229     0.5767     -0.0462

mbpp [pass_at_1]                                  0.7000     0.6700     -0.0300
=================================================================================

Average (all metrics)                             0.7610     0.7488     -0.0122

Qwen2.5-Coder-32B：层 7、8、9 复制一次

在定制探针套件上测量（BBH 衍生 + EQ-Bench 风格 + GSM8K）：

推理电路原理

Transformer 在训练期间将自己组织成功能电路 — 执行完整认知操作的多层处理单元。这些电路是不可分割的：复制单个层几乎没有效果，但复制正确的 3-4 层块会给模型的推理管道一个第二遍。

不同模型在不同位置有不同的电路：

Devstral-24B（40 层）：推理电路在层 12-14
Qwen2.5-32B（64 层）：推理电路在层 7-9

边界很清晰。沿任一方向移动块一层，改进就会消失或反转。

"模式"发现

不同的复制模式从相同权重创建不同的认知配置：

相同的磁盘权重。基础模型相同的 VRAM。只是不同的路由。

在你的模型中查找电路

pip install gguf requests tqdm

python sweep.py \
    --model /path/to/model.gguf \
    --llama-server /path/to/llama-server \
    --tmpdir /dev/shm/rys \
    --results pass.jsonl \
    --block-sizes 3 4 5 \
    --stride 1 \
    --start-min 10 --start-max 20 \
    --skip-baseline \
    --port 8099 \
    --server-args --device Vulkan1,Vulkan2

应用已知电路

# Duplicate layers 12-14 in Devstral (the result validated above)
python layer_path.py model.gguf improved.gguf \
    -p "0..14,12,13,14,15..39" -v

# Duplicate layers 7-9 in Qwen2.5-32B
python layer_path.py model.gguf improved.gguf \
    -p "0..9,7,8,9,10..63" -v

# Go wild: triple-pass, interleaved, skip layers, whatever you want
python layer_path.py model.gguf experiment.gguf \
    -p "0..16,13,14,15,16,13,14,15,16,17..39" -v

使用已建立的基准进行验证

# Start the server with modified model
llama-server -m improved.gguf --port 8089 -ngl 99 --device Vulkan1,Vulkan2

# Run lm-evaluation-harness
lm_eval --model local-chat-completions \
    --model_args model=test,base_url=http://localhost:8089/v1/chat/completions,num_concurrent=1,max_retries=3,tokenized_requests=False \
    --tasks gsm8k_cot,ifeval,mbpp,bbh_cot_fewshot_logical_deduction_five_objects \
    --apply_chat_template --limit 50 \
    --output_path ./eval_results

# Compare runs
python compare_eval.py ./eval_base ./eval_improved

工作流程

对于每个层配置 (i, j)：

GGUF 手术创建一个模型，其中层 i..j-1 被物理复制
新的前向传播：层 0..j-1 → 层 i..j-1 再来一遍 → 层 j..N-1
llama-server 加载修改后的模型
三个探针套件运行：数学、EQ、推理（BBH 衍生）
将分数与基线进行比较，结果实时打印
服务器关闭，修改后的 GGUF 删除，进行下一个配置

搜索策略

第 1 遍：大块（8 层），宽步幅 → 找到热区
第 2 遍：小块（3-5 层），步幅为 1，在热区内 → 找到精确边界
第 3 遍：尝试多遍、交错和复合配置

修改后的 GGUF 被写入 tmpfs（/dev/shm）并在每次测试后删除。基础模型权重保留在磁盘上。

需求

构建好 llama.cpp 的 Linux 系统（CPU、CUDA、Vulkan 或 Metal）
Python 3.10+ 与 gguf、requests、tqdm
足够的 VRAM/RAM 来运行模型 + 一些额外的重复层

可选：用于基准验证的 lm-eval，用于热力图绘制的 matplotlib

常见问题

这会使用更多 VRAM 吗？

会的，重复的层在 GGUF 中是物理副本。对于 24B 模型的 3 个额外层，预计会增加约 1.5 GiB。llama.cpp 前向传播补丁（使用指针而不是副本）会消除这个问题 — 欢迎贡献。

这会减慢推理速度吗？

会的，与额外层数成比例。40 层模型上 3 个额外层 = 约 7.5% 更慢。推理改进值得这个代价。

这会在我的模型上工作吗？

可能会。我们在 Mistral 架构（Devstral）和 Qwen2 架构上进行了测试。Ng 的原始工作是在 Qwen2-72B 上进行的。电路存在于所有 transformer 模型中 — 问题只是它们在哪里以及有多大。运行扫描并找出来。

为什么不微调呢？

这与微调是正交的。你可以同时做两者。实际上，Ng 的 RYS 模型后来被其他人微调，并在 HuggingFace 排行榜上名列前茅。层复制改变了架构；微调改变了权重。堆叠它们。

致谢

David Ng 提出了 RYS 方法以及 transformer 具有功能性神经解剖的见解
llama.cpp 使本地推理成为可能
lm-evaluation-harness 进行基准验证