从异常激活到专家拥堵，拆解超大模型训练难点。
作者丨郑佳美
编辑丨岑 峰
这几天，Kimi 研究员、RoPE 提出者苏剑林发布了一篇名为《简单谈谈 K3 的 MoE 和 Attention》的文章，集中讨论了 Kimi K3 在专家架构、训练稳定性、负载均衡和注意力设计上的几项关键取舍。
苏神在文章中提到 K3 拥有 2.8 万亿总参数，并配置了 896 个路由专家。但模型不会让每个 Token 调用全部专家，而是只从中激活 16 个。在注意力结构上，K3 也没有沿用单一方案，而是将 KDA 与 Gated MLA 交替排列。
这些配置共同指向了 K3 的基本设计思路：模型可以继续扩大容量，但不能让计算成本随着总参数量和上下文长度同步增长。更多专家意味着模型拥有更细致的能力分工，混合注意力则让模型能够以更低成本处理长上下文。
然而，规模扩张也会带来新的问题。 当专家数量增加时，Router 不仅要准确选择专家，还要避免少数专家持续过载；当 Token 被发送到不同 GPU 上的专家时，跨设备通信也会迅速增加。
与此同时，更长的上下文会推高 KV Cache 和注意力计算成本，而 BF16、FP8 等低精度训练虽然能够节省资源，却更容易受到异常激活的影响。
因此，K3 的关键并不是简单加入更多专家或更换注意力模块，而是为规模扩张建立一套配套的控制机制。
LatentMoE 负责降低专家计算和通信成本，RMSNorm 与 SiTU-GLU 用来稳定专家分支的数值，Quantile Balancing 负责协调近千个专家之间的负载，KDA 与 NoPE MLA 则重新分配长上下文中的记忆和检索任务。
换句话说，K3 真正要解决的问题是：模型可以拥有更大的参数和信息空间，但每一步计算都必须控制实际调用的部分。
01
LatentMoE 如何重新分配专家预算
传统 MoE 会在模型内部设置大量专家，再由 Router 根据 Token 内容选择其中少数几个参与计算。这样，模型可以拥有很大的总参数量，同时将单次计算控制在较小范围内。
但在真实训练系统中，专家通常分布在不同 GPU 上。Router 完成选择以后，系统还需要把 Token 的隐藏状态发送到相应设备。隐藏维度越宽、每个 Token 激活的专家越多，需要传输的数据就越多。到了大规模 MoE 阶段，通信往往比矩阵计算更早成为瓶颈。
LatentMoE 改变了 Token 进入专家的方式。K3 不会直接把完整隐藏状态发送给路由专家，而是先将其压缩到更窄的潜在空间。K3 的主隐藏维度为 7168，路由专家则在 3584 维空间中计算，完成后再将结果恢复到完整隐藏维度。
降维带来的收益，不只是减少单个专家的计算量。专家需要读取的权重、处理的激活以及跨设备传输的数据都会同步下降。K3 将这部分预算用于扩大专家池：原本可以采用从 448 个专家中选择 8 个的方案，引入 LatentMoE 后，最终扩展为从 896 个路由专家中选择 16 个。
两种配置的激活比例相同，但后一种方案拥有更多可组合的专家。模型可以让多个较窄的专家共同处理一个 Token，而不是依赖少数宽专家完成所有变换。专家分工由此变得更加细致。
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潜在空间同时也是一道信息瓶颈。路由专家接收到的是压缩表示，如果维度过窄，部分信息可能在进入专家前已经损失。
K3 因此还保留了 2 个始终参与计算的共享专家，负责处理语言结构、基础语义和常见推理模式。路由专家则集中学习更加细分的能力，避免数百个专家重复承担相同的通用计算。雷峰网(公众号：雷峰网)
LatentMoE 的意义，因而不只是把专家做小，而是重新组织通用能力、专业能力与通信成本之间的关系。
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Stable LatentMoE
如何处理数值与负载风险
LatentMoE 增加了降维、专家计算、结果聚合和重新升维等步骤，计算路径比普通 MoE 更长。
路径中的数值波动也更容易被后续矩阵放大。K3 因此加入 RMSNorm、SiTU-GLU 和 Quantile Balancing，将其改造成 Stable LatentMoE。
RMSNorm 被放在专家结果聚合之后、升维之前。由于不同 Token 会进入不同的专家组合，Router 分配的权重也不相同，聚合结果的尺度可能存在较大差异。如果模型直接将结果升维并送回主干，这些波动就可能继续扩散。
RMSNorm 会先校准专家分支的整体尺度，再由升维矩阵恢复完整表示。它相当于在路由分支与主干网络之间设置了一套统一的数值接口。
不过，整体尺度稳定，并不意味着局部没有异常。SwiGLU 会生成两个分支，再将它们逐位置相乘。如果两个分支在同一位置同时产生较大数值，输出就会被乘法迅速放大。
这类离群值对 BF16、FP8 等低精度训练尤其危险。少量极端数值会占用较大的动态范围，使大量正常数值只能被压缩到更窄的精度区间。雷峰网
SiTU-GLU 通过 Soft Cap 限制这种增长。激活较小时，它尽量保留原有函数的计算行为；数值进入危险区域后，增长速度逐渐降低并趋于饱和。与直接 Clamp 相比，这种处理更加平滑，也不会把所有超过阈值的数值简单压成同一个结果。
MoE Router 容易形成正反馈。某个专家早期获得更多 Token，就会得到更多梯度；能力提升后，它又更容易被继续选择。长此以往，少数专家可能持续过载，其他专家则缺少训练机会。
K2 已经采用无辅助损失的负载均衡方法。系统通过调整专家的选择偏置控制流量，而不是额外加入均衡损失干扰 Router 的语义学习。不过，K2 的偏置更新类似 SignSGD，只会按照固定步长提高或降低专家被选中的概率。
当专家数量增加到 896 个后，固定步长很难兼顾调整速度和稳定性。Quantile Balancing 不再逐步试探，而是直接观察 Router 分数与 Top-K 门槛之间的分布，估计每个专家的选择门槛应该移动到什么位置，才能接收到目标数量的 Token。
这种变化让负载均衡从经验性的反馈调节，转向更直接的分布求解。RMSNorm、SiTU-GLU 与 QB 分别控制整体尺度、局部极值和专家流量，共同构成了 Stable LatentMoE 的稳定机制。
03
KDA 与 NoPE MLA 如何分配记忆任务
K3 的注意力结构由 KDA 和 Gated MLA 共同组成，大致每经过 3 层 KDA，就插入 1 层 MLA。两者的区别不仅在于计算成本，也在于它们保存历史信息的方式。
MLA 保留了对完整历史的全局访问能力。虽然它会将 KV Cache 压缩到潜在空间，但当前 Token 仍然可以根据 Query 回查历史中的具体内容。它承担的是全局检索任务。
KDA 则不会保存所有历史 Token 的完整表示，而是把过去的信息持续写入固定大小的状态，并通过更新、遗忘和覆盖维持这份状态。它能够以较低成本处理长序列，但固定容量意味着部分历史细节会被压缩。
K3 没有要求其中一种机制独立承担所有任务。KDA 负责高频地维持连续状态，MLA 则周期性访问完整历史，补充固定状态可能遗漏的重要信息。
这种分工也解释了 K3 为什么能够在 MLA 中移除 RoPE。
纯 MLA 模型需要显式建模 Token 之间的位置关系，因此 K2 仍然依赖 RoPE。K3 中的 KDA 会按照 Token 顺序递归更新状态。较早的信息需要经历更多次传播、衰减和覆盖，较近的信息则通过更短的路径影响当前位置。顺序与距离已经部分包含在状态演化过程中。
因此，MLA 不再需要独立承担全部位置建模任务，可以将更多能力用于全局内容匹配。所谓“广义 RoPE”，并不是说 KDA 与 RoPE 完全等价，而是强调位置信息也可以由具有顺序性的状态更新机制表达。
K3 还在 MLA 输出后增加了 Gate。MLA 负责从历史中找到相关内容，Gate 再根据当前输入判断哪些通道值得写回主干。这样，模型不仅能够控制检索对象，也能够控制检索结果的使用强度。
KDA、MLA 与 Gate 因此形成了明确分工：KDA 维持连续状态，MLA 执行全局回查，Gate 筛选回查结果。
04
64 维分支与 Per-Head Muon
反映了哪些系统约束
K3 的 NoPE MLA 仍然保留了原本用于 RoPE 的额外 64 维分支。既然模型已经不再对这部分施加 RoPE，从理论形式看，这段结构似乎可以删除。
但删除分支会改变 Query 和 Key 的张量形状，并可能影响 KV Cache 布局、Attention Kernel、通信逻辑和推理框架。对于已经建立完整训练与部署链路的 2.8 万亿参数模型，底层形状变化意味着大量组件需要重新开发和验证。
K3 保留原有结构，反映的是一种最小改动原则。它未必是数学上最简洁的形式，却可以继续复用成熟的 MLA 基础设施，降低训练和部署风险。
Per-Head Muon 处理的则是优化器与注意力结构之间的关系。
K3 继续使用 Muon 优化器，但会按照不同 Attention Head 分开处理相关参数。多个 Head 往往学习不同的信息模式，如果优化器将它们作为一个整体统一归一化，梯度较大的 Head 可能影响其他 Head 的更新尺度。
Per-Head Muon 不一定直接带来显著的指标提升，但它让优化方式与模型内部的结构边界保持一致，减少了不同 Head 之间不必要的耦合。
从这些细节可以看到，K3 的最终架构并不是只由理论效果决定。通信成本、低精度数值、Kernel 复用、框架兼容和工程风险都会参与设计取舍。
K3 仍然存在尚未完全回答的问题。低维潜在空间可能损失信息，KDA 的固定状态仍会遗忘细节，更多专家也不必然形成同等数量的清晰能力。模型的效率还依赖专家通信、低精度训练和专用 Kernel，单独复制架构未必能够获得相同收益。
但 K3 展示了一条较为明确的路线：当模型进入万亿参数和百万上下文阶段，Scaling 的重点已经不只是扩大容量，而是建立更有效的参数、记忆与计算调度机制。
参考链接：https://kexue.fm/archives/11848
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