这是一篇把"Token"讲明白的科普级综述!
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文章主旨:
这篇综述指出,大模型在数字母、做算术、拼字等任务上的失误,根源之一在于分词器把文本切成 token 编号,使模型并不直接处理字符;分词机制同时深刻影响模型能力、使用成本、语言公平与安全性。
关键要点:
- 模型读到的不是文字本身,而是分词器切分后生成的 token 编号;常见词常被整体打包,导致模型难以逐字母计数或替换字符。
- 现代分词器多由算法从语料中统计生成,BPE 通过反复合并最高频相邻单元构建词表,是工程上高效但非全局最优的近似;Unigram、WordPiece 是其他主流路线,同一个词可能存在多种切法。
- 分词打包带来能力与成本代价:字块内部细节对模型不透明,影响数字母和多位数算术;API 按 token 计费,低资源语言更容易被切碎,叠加注意力机制的序列长度成本,造成语言间费用与劳动时间差距。
- 安全与生态风险突出:未充分学习的稀有 token 可能成为攻击入口,同形字或零宽字符可打乱切分以绕过审核;社区中 94% 的模型复用逐字节相同的分词器,BERT 分词器下载量占比达 23.2%;Claude 缩减词表属社区逆向估计,原因推测未被论文证实。
- 替代路线包括纯字节模型、动态切分和文本视觉化,各有优势但替换成本高;综述建议推进更好的分词器缩放定律、针对子词缺陷的替代方案以及更可靠的评测基准。
内容结构:
一、模型读到的不是字,是一块块带编号的拼图
- 解释分词器把文本切成 token 并编号,模型计算的是数字编号而非字符。
- 以 strawberry 为例:常见词被整体打包,模型没有逐字母读取,因此难以数出字母 r;替换字母会打碎熟悉字块,导致输出怪异。
- 以 California、Japan 的字节读取和 Americans 未收录词表为例,说明模型看到的单位与人类不同;intelligence、带引号形式及空格变化也会改变切分编号。
- 说明切碎文本的动机:缩短序列、降低计算与参数成本,但便利背后有代价。
二、这些字块怎么来:从字母开始,反复合并最常见的一对
- 字块表不是人工字典,而是算法从海量语料统计得出;分词器通常先独立训练,与大模型训练语料分开。
- 介绍 BPE:从单个字母或字节出发,反复合并出现次数最多的相邻对,直到达到目标词表大小。
- 用 “low” 与 “lower” 的极简例子总结合并过程:先合并高频相邻字母,再逐步形成更大字块。
- 指出 BPE 的贪心合并不保证全局最短;Unigram 通过删减候选词表优化概率,WordPiece 依据预测能力合并,BERT 曾使用 WordPiece。
- 归纳关键认知:同一个词可能有多种切法,模型看到哪一种取决于其分词器。
三、这套认字法的代价:能力、成本、公平与安全
- 能力代价:字块打包使内部细节不易被模型拆开观察;数字切分如 8675309 被从左往右三位一组切分,与人类从右往左进位借位的运算规律相悖,影响多位数算术。
- 反证实验:打乱切分规则或直接读底层字节的模型,在数字母和多位数算术上表现更好,说明问题与字块打包有关。
- 成本与公平代价:API 按 token 计费且输出通常更贵;英文常用词打包更短,低资源语言和非拉丁语系语言更易被切碎;注意力开销随序列长度平方增长;论文图显示同一份《世界人权宣言》按生成费用折算劳动时间,美国最短、缅甸最长,相差 54.3 倍,但这是劳动时间维度与收入差距叠加的结果,并非缅甸语 token 单价本身贵 54 倍。
- 安全代价:稀有 token 如 SolidGoldMagikarp 在模型正文语料中少见,向量表示接近随机,可能破坏理解并成为攻击入口;同形字替换或插入零宽连接符可打乱分词并绕过安全审核。
- 生态现状:截至 2025 年 11 月 3 日,Hugging Face 约 74 万个候选模型中过半可加载,其中 94% 的模型分词器与另一模型逐字节相同;全网 279 亿次历史下载中 BERT 分词器占 23.2%。Claude 被逆向估计缩减词表,切分行为更接近动态规划,但相关因果仅为外界推测,论文未证实。
四、能不能让大模型换一种认字法
- 纯字节路线:直接读底层字节,词表仅需 256 个基础单元,可覆盖多语言并消除生词问题,但序列显著变长,逐字节输出导致推理速度难以接受。
- 动态切分路线:如 Meta 的 BLT,根据字节流信息量变化预测语义边界并动态切分,把切分权交给模型。
- 文本视觉化路线:如 PIXEL 将文字渲染为图像识别,在跨语种和生僻字形上表现突出;DeepSeek-OCR 等工作显示该方向有潜力,难点在输出端转回可编辑文字。
- 综述判断:新思路各有亮点,但替换现有分词地基的训练与评测成本很高;建议方向包括更好的分词器缩放定律、针对子词缺陷的替代方案和更可靠的评测基准。
写在最后
- 回到 strawberry 问题:模型并非记性差或偷懒,而是它“睁眼”看到的是分词器提前打包好的数字编号。
- 文章提醒读者关注文本进入模型的第一步被切成了什么,并指出 2025 年三个机器学习顶会论文摘要中提及分词相关词的占比最多只有 2%,但这一环节深刻影响模型擅长什么、在哪里出错。
文章总结:
分词器是模型“睁眼”看到的第一层现实,理解模型的能力边界、费用差异和安全风险,应从追问“文本被切成了什么”开始。
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