大语言模型的解码策略：贪婪解码与波束搜索
在自然语言生成任务（如机器翻译、文本摘要、图像描述等）中，语言模型通常会输出一个词的概率分布，但模型本身并不会自动告诉你应该选哪些词作为最终的输出句子。因此，我们需要设计一个“解码策略”来从这些概率中生成可读文本。
一、什么是序列解码？
以语言模型为例，给定起始 token，比如 "<BOS>"，模型会预测下一个词的概率分布：
P(w1 | <BOS>) = {"I": 0.5, "You": 0.3, "He": 0.2}
然后在预测了 "I" 之后，模型继续生成：
P(w2 | <BOS>, "I") = {"am": 0.6, "was": 0.4}
我们希望最终得到完整的句子如：
"I am happy"
二、贪婪解码（Greedy Decoding）
1. 原理
贪婪解码策略非常简单粗暴：每一步只选当前概率最大的词，不考虑未来潜在更优路径。
sequence = [<BOS>]
while not sequence ends:next_token = argmax(P(token | sequence))sequence.append(next_token)
3. 举例说明
假设某语言模型输出如下（简化为概率）：
Step 1: {"I": 0.5, "You": 0.3, "He": 0.2} → 选 "I"
Step 2: {"am": 0.6, "was": 0.4} → 选 "am"
Step 3: {"happy": 0.4, "sad": 0.3, "angry": 0.3} → 选 "happy"
最终生成："I am happy"
三、波束搜索（Beam Search）
1. 原理
波束搜索是一种启发式搜索策略，在每一步保留概率最高的前 k 个序列候选（称为 beam），然后依次扩展，直到生成 <EOS> 或达到最大长度。
相比贪婪解码，它可以更好地探索多条路径，从而获得更优结果。
beam = [("<BOS>", score=1.0)]for step in range(max_len):new_beam = []for seq, score in beam:next_tokens = top_k(P(token | seq), k)for token, prob in next_tokens:new_seq = seq + tokennew_score = score * probnew_beam.append((new_seq, new_score))beam = top_k(new_beam, k)
3. 举例说明（beam size = 2）
假设第一步：
"I": 0.5
"You": 0.3
保留 "I" 和 "You"
第二步扩展：
"I" → {"am": 0.6, "was": 0.4}
"You" → {"are": 0.7, "were": 0.3}
组合成候选路径：
"I am": 0.5 × 0.6 = 0.30
"I was": 0.5 × 0.4 = 0.20
"You are": 0.3 × 0.7 = 0.21
"You were": 0.3 × 0.3 = 0.09
取 top 2：保留 "I am" 和 "You are" 继续扩展。