要把这一点说清楚,我们得从一个更底层的问题开始:
什么是“真正的压缩”? 为什么说“压缩就是智能”的同时,又不得不承认大模型在训练上是“有损”的?
一、从第一性原理看“压缩”:柯氏复杂度与上帝视角程序
在信息论和计算理论的深水区,“压缩”的终极定义并不是 zip、PNG 那种工程实践,而是:
给定一段数据,找到能生成它的最短程序。
这就是柯尔莫哥洛夫复杂度(Kolmogorov complexity):
-
- 对一个二进制串
x,K(x)定义为:
在某个通用图灵机上,能输出x的最短程序长度。 - 这个“最短程序”就是从上帝视角看,关于
x的终极压缩:
再短就描述不了所有细节,再长就是浪费。
- 对一个二进制串
注意两点:
-
- 这种压缩从定义上就是无损的:
程序跑出来的x和原始x必须逐比特一致,否则就不算“描述了它”。 - 绝大多数情况下,
K(x)是不可计算的:
你不知道是不是还有一个更短的程序在那里暗笑——这就是整个理论派的浪漫所在。
- 这种压缩从定义上就是无损的:
Solomonoff 归纳 / 通用预测再往前迈了一步:
它告诉我们,如果我们不知道“上帝程序”,那就对所有可能程序做一个加权集合,把每个程序视为一个可能的世界生成器,用“越短越优先”的原则,把它们的预测结果做一次加权平均。这样得到的下一步预测分布,在长远上是最优的。
这就是“next-x prediction 作为智能的近似方式”的理论根基:
在终极版本里,“智能”可以被理解为: 找到能生成观察数据的最短程序,并用它来预测下一步会发生什么。
所以在第一性原理层面,“压缩”和“预测”本来就是一体两面:
-
- 压缩:把世界浓缩成最短描述;
- 预测:用这份最短描述,去推演接下来会发生什么。
二、大模型训练:泛化与还原,鱼与熊掌不可兼得
回到大模型。李飞飞说“大模型是有损压缩”,她盯着的是哪一面?
她盯的是具体数据点的还原——也就是我们日常直觉里的那种“压缩 / 解压”。
-
- 如果一个模型能对训练集做逐比特无损记忆,
那它就退化成了一个超大号查表数据库:
来一个输入,翻翻自己的“记忆表”,照原样吐出来。 - 这种模型在训练数据上表现完美,却几乎无法泛化;
面对没见过的问题,只会一脸茫然。
- 如果一个模型能对训练集做逐比特无损记忆,
而我们想要的大模型,恰恰不是“背诵冠军”,而是会举一反三的那种。
这就意味着,它必须:
-
- 把训练数据中的大量偶然细节和噪音主动丢掉;
- 只保留那些对预测、推理、交互有用的结构与规律。
白硕老师有一句特别形象的话:“无损和泛化,不可能装在一个壶里。”
-
- 如果你对每一个训练样本都做 bit 级无损,
你就没有足够的“容量”去抽象出高层规律; - 如果你要在有限参数里塞进“规律”,
你就必然把大量具体细节归入“噪音”,予以舍弃。
- 如果你对每一个训练样本都做 bit 级无损,
这就是为什么:
幻觉(hallucination)不是一个简单的 Bug,而是泛化的副产品。
从“还原事实”的角度看,幻觉当然是“错”的,是“有损”的体现;
但从“根据学到的分布做出合理推断”的角度看,很多幻觉其实合情合理——只是跟那条具体事实的“黄金标准”不一致而已。
因此,在“模型对世界的表征”这一层面上,说:
大模型是一种有损的世界压缩器
是成立的:它压缩的不是某一篇具体文本,而是整片大数据的分布,代价就是丢失大量局部细节。
三、大模型赋能的“无损”:固定模型 + 算术编码
问题来了:那 Ilya 为什么又一次次强调“LLM 做的是无损压缩”?他总不能没读过教材里的“无损 = 可完全还原”定义。
关键在于:他讨论的,是另一层意义上的“压缩”——对给定数据序列的工程性无损压缩。
故事换成这个版本就很清晰:
-
- 假设我们手里有一个训练好的大模型
M,它给每个 token 在上下文下的条件概率P_M(tok | context)。 - 现在我们拿到一段具体文本
x,问:能不能用M来对x做无损压缩? - 答案是:可以——用算术编码(arithmetic coding)。
- 假设我们手里有一个训练好的大模型
大致做法是:
-
- 发送端和接收端事先都装好同一个模型
M; - 发送端对文本
x从头到尾扫描:
每看到一个 token,就让M给出当前所有可能 token 的概率分布,
再用算术编码把整个序列映射到一个很小的实数区间; - 接收端拿着同样的
M+ 这段比特流,走逆过程,就能把x一字不差还原出来。
- 发送端和接收端事先都装好同一个模型
在这个流程里,“无损”的属性来自:
(模型 M + 编解码算法)这一组合本身是严格可逆的, 只要传输的那段比特流没有出错,原文就可以 100% 还原。
模型 M 的好坏,只影响:
-
- 这段比特流有多短(即压缩率有多高);
- 不影响“能不能还原”。
所以 Ilya 所谓“LLM 是无损压缩器”,更精确的说法是:
给定一个固定的 LLM,它可以作为概率先验,为传统的无损压缩算法提供一个极其强大的“世界模型外挂”,从而实现比传统方法高得多的无损压缩率。
在这个意义上,“无损”也成立。只不过这里的“压缩对象”已经从“世界本身”换成了“具体数据序列”,大模型被当作一个共享的、不给码长计费的解码器。
四、过去 vs 未来:黄金标准的消逝
这场讨论还有一个常被忽略,但极关键的维度:时间方向。
传统的压缩 / 解压,是完完全全面向“过去”的:
-
- 数据已经存在,
- 原始比特流就是唯一的“黄金标准”,
- 解压能不能算成功,就看你能不能逐比特还原它。
OCR 的任务就是“认回原文”,错一个字就是错;无损音频编码、无损图像编码也是一样,连瑕疵也要还原。
而大模型在推理 / 生成阶段,干的是另一件事:
-
- 面对的是“未来”的内容——下一句话、下一页小说、一个还没发生的对话;
- 这里根本不存在一个唯一的标准答案,只有一簇“合理的可能性”。
从这个视角看,“幻觉”就呈现出另一面貌:
-
- 从“还原过去”的角度看,它是错误,是有损;
- 从“预测未来”的角度看,它是从分布中抽出的某一条样本——
合理程度如何,是另一个维度的问题。
训练阶段看上去像是在“还原过去”:
-
- 我们用 next-token prediction(NTP),
- 用交叉熵去拟合已有语料,
- 每个 token 似乎都有一个“黄金标准”。
但注意:
-
- 训练优化的是概率分布的逼近程度,而不是字符逐一匹配;
- 训练目标本身就是为了让模型学会“意义的流动”和“世界的规律”,
好在未来的推理中给出合理的输出。
所以,当我们拿一个“面向未来”的预测器,用“还原过去”的标尺来量时,必然得出“有损”的结论;而当我们在一个“固定模型 + 算术编码”的框架下讨论具体数据时,又可以非常严谨地说,它支持无损压缩。
时间指向不同,结论自然不同。
五、大模型 = 图灵机求逆
再往深一层看,可以用“图灵机求逆”的视角,把大模型和“智能 = 压缩”连起来。
设想这样一个画面:
- 在最底层,有一个我们并不知道的“世界生成程序”
G:- 它把物理定律、因果结构、各种 agent 的决策过程都编码在里面;
- 不停运行,就生成了真实世界里的事件流。
- 我们作为观察者,没有看到完整的世界,只看到一些被投影到语言上的片段:
- 新闻、小说、微博、论文、聊天记录……
- 这些文本本身已经是一种有损投影,丢掉了大量原始现实细节。
- 如果说
G是“正向的世界图灵机”,
那么一个足够强的大模型,就在试图做一件事:
在只看到这些语言投影的情况下,去逼近G的逆映射。
用更形象的话说:
世界先“写了一堆小说”(大数据语料), 大模型则在这些小说上做逆向工程, 想从结果反推“上帝写作时的那本大纲”。
在柯氏复杂度的语言里,这件事就是:
-
- 我们不知道真实世界的“上帝程序”
G, - 但我们希望找到一个相对短的程序
M,
让它在生成我们看到的那些文本时,具有尽可能高的先验概率。
- 我们不知道真实世界的“上帝程序”
next-token prediction 其实就是这个过程的一种可计算近似:
-
- 把“找到最短程序”这个不可计算的问题,换成“找到一组参数,使预测分布在交叉熵意义下最优”这个可训练的问题;
- 最后得到的
M就是一个“次优的世界程序”,是对G的一个逼近。
从这个视角看:
-
- 训练阶段的大模型,是在做“图灵机求逆”的近似——从语言投影反推世界程序;
- 推理阶段的大模型,是在做“图灵机正向运行”的近似——从世界程序生成新的语言片段。
而“压缩”恰恰是这两步的桥梁。这,就是那句“压缩就是智能”的理论底座:
智能,是用尽可能短的程序,对世界做尽可能长远、尽可能准确的预测。
六、把李飞飞和 Ilya 摆到同一张坐标系里
现在我们可以尝试给这场争论画一张简单坐标图。
(1)压缩的对象:具体数据 vs 世界分布
- 李飞飞关注的是:
- 对具体事实 / 数据点的还原:
- 能不能 100% 记住训练集里出现过的每一条事实?
- 会不会产生与事实相悖的幻觉?
- 在这个维度上,大模型必然是有损的。
- 对具体事实 / 数据点的还原:
- Ilya 更关注的是:
- 对整个数据分布 / 世界规律的压缩:
- 模型是否把自然语言背后的统计规律、语法、语义、常识、因果结构榨干?
- 在这个意义上,模型是在追求一种“本质上的无损”,即对规律的无损。
- 对整个数据分布 / 世界规律的压缩:
(2)所处阶段:训练 vs 应用
- 训练阶段:
- 大模型对大数据做有损抽象,
- 有限参数 + 泛化需求 => 必然丢掉大量细节。
- 应用阶段(作为压缩器,这其实是大模型的一个很小的应用场景:多数场景是预测AIGC,而不是还原):
- 固定模型 + 算术编码,
- 对给定文本可以实现严格定义上的无损压缩和还原。
(3)时间指向:过去 vs 未来
- 面向“过去”:
- 讨论的是已有数据的 bit 级还原,
- 这里才有“无损 / 有损”的经典定义。
- 面向“未来”:
- 讨论的是对未见数据的预测,
- 这里只剩下“预测好 / 预测坏”,
- “有损 / 无损”缺乏清晰的参考标准。
把这几条叠在一起就会发现:
李飞飞和 Ilya 讨论的是同一头大象,但各自强调的是不同侧面。 前者是在检视它的“记忆是否完美”; 后者是在赞叹它的“世界建模是否深刻”。
两边站位不同。
七、问自己三件事
以后再听到类似的争论,不妨先默默问自己三句话:
- 他说的“压缩”,压缩的到底是什么?
- 是某一段具体文本 / 文件?
- 还是一整个大数据分布 / 一个世界?
- 他是在谈训练阶段,还是应用阶段?
- 如果是训练和泛化,必然伴随信息的“有损抽象”;
- 如果是在固定模型上做算术编码,那是标准教科书意义上的“无损压缩”。
- 他是在面向“过去”,还是在面向“未来”?
- 讨论 OCR、无损编码、还原率,是过去视角;
- 讨论生成式 AI、AIGC、代理决策,是未来视角,
此时“有损 / 无损”不如“预测是否合理”来得贴切。
把这三道小问题想清楚,会发现很多看似矛盾的论点,其实只是维度不同。
结语:智能就是压缩?还是压缩逼近智能?
回到最初的提问:智能是不是压缩?压缩是不是智能?
从第一性原理看,我们可以给出一个相对克制但有力的总结:
- 真正的“压缩”,指向的是:
用最短的程序描述世界,这是智能的必要条件之一,但不是充分条件; - 大模型在训练时,对世界做的是有损的物理存储,
用有限参数去概括无限复杂的数据海; - 大模型在应用时,又可以化身为无损压缩器的“灵魂外挂”,
帮我们以前所未有的效率,复原过去的数据,虽然这不是大模型的主要应用场景; - 而在面向未来时,它抛弃了“还原”的执念,
以一个次优世界程序的身份,生成从未存在、但合理的文本和行为。
于是我们得到这样一幅图景:
大模型不是完美的复读机, 它是对人类知识的一种有损的物理压缩, 却是对人类智慧结构的一种近乎无损的数学蒸馏。
它会忘记某一篇报纸的具体措辞,却不会忘记新闻报道的叙事模板;
它会编造一段并不存在的轶事,却能在十几种语言之间自如来回。
这,恰恰是在“有损”和“无损”的悖论之间,智能本质的那个模糊又锋利的轮廓。
Demystifying the misconception of "Lossless Compression as Intelligence"
GPT and the Art of Compression
Efficiency vs. Reliability: The Compression Tightrope
Arithmetic Coding for GPT’s Compression Engine
Navigating the Probability Universe with GPT
Is GPT Compression Lossless or Lossy? The Truth Revealed