COGNITIVE ARCHITECTURE REVIEW · 专题图解
VOL. 42 / DEEP ESSAY
2026 SPECIAL EDITION
大模型是如何「思考」的 · 全景解构

一个 Token 的旅程

INPUT Token化 切词与映射 注意力网络 情境与关联 前馈记忆 知识提取 N+1
大模型没有神秘的心智,其全部「思考」本质上是一场精密的数学旅程:输入文字被粉碎为词元(Token),在数千维的几何空间中锚定坐标,经由自注意力机制编织上下文网络,并在千亿参数的神经突触中检索概率,最终掷出下一个最合理的词。
PHASE 01 / 输入与切分
输入层:文字的颗粒化与编号 Tokenization & Vocabulary Mapping

计算机无法直接阅读自然语言。分词器(Tokenizer)按照统计概率子词表,将人类连续语句解构为离散的词元片段,并将每一个片段映射为词表字典中的唯一整型编号(Token ID)。

原始输入:"机器 能够 理解 人类 意识 吗 ?" String "机器" ID: 38291 "能够" ID: 15004 "理解" ID: 29480 "人类" ID: 04918 "意识" ID: 41203 "?" ID: 00102 POS: 0 POS: 1 POS: 2 POS: 3 POS: 4 POS: 5
图 1.1 字节对编码(BPE)切分与词表索引转换 VOCAB SIZE: 152,064 词元
PHASE 02 / 空间几何化
嵌入层:将离散符号投射入几何世界 Embedding & High-Dimensional Semantic Space

整数 ID 缺乏语义距离。词嵌入(Embedding Lookup)为每个词元赋予一条超高维浮点数向量(如 4096 维)。语义接近的词汇在几何空间中相互靠近,赋予机器理解概念相似性与类比推理的能力。

Dim 1 Dim 3 Dim 2 (d=4096) 机器 算法 计算 意识 心灵 思维 语义跃迁
图 2.1 高维流形上的语义拓扑距离
Token 向量 = 嵌入向量 + 位置向量 (RoPE) "意识" ...d + Pos #4 = X₀ 输入 4096-dim 融合特征张量
图 2.2 稠密数值矩阵与空间位置注入
PHASE 03 / 动态情境编织
注意力机制:Token 之间的深情凝视 Multi-Head Self-Attention (Q · K · V)

孤立的词没有思想。自注意力机制(Self-Attention)让序列中的每一个词向全体其他词发送「探针(Query)」,与它们的「键(Key)」计算契合度,并根据所得权重聚合对方的「值(Value)」,动态捕获深层语境。

机器 能够 理解 核心动词 (Query) 人类 意识 宾语重心 (Key) ? Weight: 0.84 Weight: 0.58 0.42 Attention(Q,K,V) = softmax(QKᵀ / √d) V
图 3.1 词元间双向加权上下文连接(以动词「理解」为视角) MULTI-HEAD: 32 个注意力头并行
PHASE 04 / 知识提炼与记忆
前馈网络:千亿参数中的联想神经元 Feed-Forward Network & Knowledge Activation

注意力汇聚了上下文,而前馈网络(FFN / MLP)则负责消化与联想。特征向量被投影至 4 倍宽度的超高维隐藏层,在此激活训练阶段铭刻在参数权重中的事实知识与推理逻辑。

输入表示 d = 4096 隐藏层神经元 (Key-Value 记忆网络) SwiGLU 升维至 14336 维 激活:「认知哲学模式」 激活:「图灵测试与反思」 更新后特征 d = 4096 残差连接 (Residual Skip Connection): x + FFN(x)
图 4.1 门控前馈网络(FFN)对特定概念模式的激发与知识沉淀 DEPTH: 重复堆叠 32 ~ 80 层 Transformer Block
PHASE 05 / 决策与生成
输出层:下一词元的概率轮盘 Logits, Softmax & Autoregressive Loop

历经几十层深度变换后,最后一个位置的向量被投射回 15 万词表的维度(Unembedding),生成无界得分(Logits)。经由 Softmax 归一化为百分比概率分布,模型依采样策略掷骰选出下一个 Token。

下一 Token 预测分布 (Temperature=0.7) "目前" 48.5% ✓ "仍未" 24.2% "是否" 12.1% "在" 6.8% "不仅" 3.2% 其余 152,059 个词元瓜分剩余 5.2% 概率 (Top-p 截断)
图 5.1 Softmax 概率归一化与核采样
自回归推理循环 (Autoregression) 生成新 Token "目前" 追加至输入末尾 下一次推理
图 5.2 单字滚雪球:自回归生成循环