当三类任务样本量差异 100× 时,如何设置 softmax 温度系数防止过拟合?

解读

面试官真正想考察的是:

  1. 你是否意识到样本量极度不均衡会导致 logits 分布“一边倒”,从而让模型在少样本任务上过拟合;
  2. 你是否能用温度系数这一“低成本”手段,在微调阶段就抑制少数类的过度自信,而不是等训练完再靠重采样或重加权去补救;
  3. 你是否能把温度系数纳入LLMOps 闭环,让它随数据分布漂移而自动演化,而不是拍脑袋定一个 0.1 或 5.0 就上线。

国内真实业务场景里,百亿/千亿参数大模型往往先“热启”再做轻量级 LoRA 微调,数据不均衡通常出现在垂类指令(如医疗问诊、法律条款、电商客服)之间,100× 的差距司空见惯。此时显存、训练窗口、人力都受限,重采样+重加权成本高,温度系数就成了“不增加额外推理延迟”的首选杠杆

知识点

  1. 温度系数 τ 的梯度意义
    损失函数对 logit z_i 的梯度正比于 (p_i – y_i),其中 p_i = softmax(z_i / τ)。τ 越大,p_i 越接近均匀分布,梯度越小,相当于对“置信度”做 L2 正则

  2. 样本量与置信度耦合
    多类样本量大 ⇒ 梯度更新频繁 ⇒ logits 迅速被推高 ⇒ softmax 饱和 ⇒ 交叉熵损失进入“低梯度”区域,模型对少数类更加视而不见
    此时把 τ 调高,可以让 logits 保持在线性区,让少数类继续得到有效更新

  3. 动态 τ 策略

    • 类级别 τ:为每类设独立温度 τ_k = τ_0 * (N_max / N_k)^α,N_k 为第 k 类样本量,α∈[0.3,0.5] 经验值,τ_0 初始 2~3;
    • 样本级别 τ:batch 内根据样本所属类的 N_k 实时计算 τ,一行 TensorFlow/PyTorch 代码即可实现,不增加额外参数;
    • 课程式退火:训练初期用较大 τ(5~8)防止少数类被淹没,后期线性退火到 1.0,让模型逐渐收敛到真实分布
  4. 与 LLMOps 的结合
    把 τ 作为在线监控指标一同上报,若发现少数类 Recall 连续两个周期下降且 τ 已逼近 1.0,则触发自动扩样或提示模板优化,实现数据-模型双循环

答案

“面对 100× 的样本量差异,我不会直接重采样,而是把温度系数当成动态正则器来用。具体分三步:
第一步,类级别初始化:τ_k = 2.5 × (N_max / N_k)^0.4,保证少样本类 logits 不被过度放大;
第二步,训练阶段采用课程退火:前 30% 步数保持 τ≥3,让模型先‘看到’少数类,之后线性退火到 1.0;
第三步,上线后把 τ 写进推理配置表,通过 LLMOps 平台实时监控少数类 Recall,一旦漂移就自动回退 τ 或触发数据补充。整个流程不增加推理延迟,也不改动主干网络,在千亿参数模型上只需 20 行代码即可落地。”

拓展思考

  1. 如果面试官追问“温度系数会不会让多样本类掉点”,可以补充:用 Focal Loss 的 γ 与 τ 联合搜索,在验证集上做贝叶斯优化,一般能把多样本类掉点控制在 0.5% 以内。
  2. 若业务要求端到端可控生成,可把 τ 做到提示层:在 system prompt 里显式写“回答时请保持温度=3 的多样性”,通过提示工程把 τ 的语义传递给模型,实现**“训练-提示”双通道正则**。
  3. 最后可以反问面试官:“咱们线上目前用哪种方式监控少样本类的置信度漂移?如果我这边把 τ 做成可热更新的服务配置,能否直接接入你们的Prometheus+Grafana 看板?”——既体现LLMOps 落地意识,又把话题拉回工程闭环,加分项。 </模板>