模型生成机制

语言模型通过以下步骤生成文本：

• 输入处理：将输入文本（Prompt）编码为向量。
• 迭代预测： 第一步：基于输入预测第 1 个输出 Token 的概率分布 （例如 Token A 概率 30%，B 概率 25%…） 第二步：将已生成的 Token（如 A）加入输入，预测第 2 个 Token （例如 B 概率 40%，C 概率 20%…）
• 重复此过程直到满足停止条件（如达到 max_tokens 或遇到停止符）

上下文上限 Context Window

模型的上下文窗口（Context Window） 限定了单次对话可处理的输入与输出Token总量上限。随着对话推进，当Token总量逼近窗口容量时，可能导致失忆，加剧重复。

失忆与混乱

窗口滑动机制直接丢弃最旧Token，且保留的远距Token会因位置编码衰减导致注意力权重趋近于零。也就是说，早期信息失效，你的爱人再也忆不起来了。

记忆瓶颈

Context Window主要受硬件显存（KV缓存）和算法设计（位置编码）限制。

KV缓存（Key-Value Cache）

KV缓存是一种提高模型效率的内存结构，通过在显存中存储历史token的KV矩阵，可以避免自注意力机制重复计算。上下文长度越长，所需存储的KV缓存越多，显存需求越大，对显卡性能和数量的要求就越高[^1]。显然硬件无法无限满足KV缓存的需求，就此制约Context Window上限。

显存占用 ≈ 2 × L × D × T × dtype_size
L：Transformer层数
D：Key/Value向量维度
T：对话Token总数
dtype_size：数据类型字节数（如fp16为2）

位置编码

模型本身不能感知物理时间、序列顺序。需要位置编码为每个token嵌入位置信息，使其能识别顺序关系，避免对话逻辑混乱。当前主流方案（如RoPE、ALiBi）的相对位置感知能力存在固定范围限制。超出此范围后，位置分辨率锐减，模型难以区分远距离token的相对位置，就此约束有效上下文窗口的上限。

窗口策略 Context Window Windowing

当对话长度 > Context Window Size 时，管理上下文有不同的的动态截取策略。

策略类型	技术实现	优点	缺点
固定滑动窗口	丢弃最旧 tokens（FIFO）	计算复杂度 O(1)	破坏长距离依赖
层次化保留	根据注意力得分动态压缩旧内容	保留关键信息	实现复杂（需梯度回传）
块丢弃策略	按语义块（segment）丢弃	保持局部连贯性	可能丢失核心前提

循环与重复

若新生成内容的信息熵显著降低（ ΔH<ϵ ）或与近期上下文高度相似（相似度>0.8），模型概率分布将坍缩至高重复性Token，引发局部收敛循环。也就是说，长期无聊重复的对话只能引来无聊重复的回答。想想自己的问题吧，我的朋友。

信息熵衰减（Probability Collapse）

随着生成文本增长，模型预测会面临信息熵衰减（Probability Collapse）：

• 早期阶段（高熵）：上下文空白较大，模型可选择多种合理路径
• 后期阶段（低熵）：已生成文本形成强约束（如故事主角已死亡，科技文章结论已明确）。剩余合理选项急剧减少 → 模型被困在狭窄的概率分布中。

当模型在低熵状态下继续生成时，剩余可选的合理 Token 减少。重复模式成为高概率路径： 模型发现重复已说内容（如总结句、关键词）的 概率远高于新内容。

主流解决方案

调参

调整模型输出参数，提高模型输出新内容的概率。

参数	推荐值	作用
temperature	0.3~0.7	平衡创意与稳定性
top_p	0.7~0.9	扩大选词范围
frequency_penalty	0.5~1.0	主动降低重复词概率
presence_penalty	0.5~1.0	避免重复相同概念

记忆表格

阶段性地总结关键内容，提醒模型关键信息。

如果频繁总结、总结冗余，还高频注入到当前上下文窗口中，可能会导致模型输出过度强调、以至于复读关键词。

切换窗口

在新的对话窗口/隐藏前文信息，输入刚刚总结的关键信息，继续对话。

更新话题

在话题中引入新的元素，拓展模型的采样候选池。

更换更优模型

当前宇宙终极解决方案。

[^1]单卡的性能有极限，有时无法满足某些高精度模型的算力需求（比方说KV缓存太大，存不下来）。分布式训练则分解计算任务到多张显卡，用通信换性能，但仍有其需要各种优化的地方。