ElemedexEnciclopedia de bolsillo de arquitecturas de IA
N.º 044

Mezcla de expertos (Mixtral)

Sparse mixture of experts (SMoE) · Mixtral 8x7B

Comité disperso

Por dentro tiene ocho especialistas, pero a cada palabra la atienden solo dos, los que elige un portero en la entrada. Carga con 47.000 millones de parámetros y trabaja con 13.000. Nadie sabe bien en qué es experto cada experto; los expertos, tampoco.

Altura
32 capas
Peso
≈ 93 GB (bf16)
Parámetros
46,7 B totales · 12,9 B activos por token
Contexto
32.768 tokens
Datos de entrenamiento
Datos multilingües; tamaño y composición no divulgados
Año
2023
Generación
6 · Asistentes, razonamiento y agentes
Creadores
Jiang, Sablayrolles, Roux, Mensch et al. (Mistral AI), after Shazeer et al. (Google Brain, 2017)
Clase
Arquitectura

Estadísticas base

Total
393

Escalas ordinales y aproximadas, pensadas para comparar especies entre sí; los números duros están en la ficha.

Debilidades

  • Hay que cargar en memoria los 47 B, aunque cada token use 13 B.
  • Equilibrar la carga: sin correcciones, el enrutador tiende a favorecer siempre a los mismos expertos.
  • Repartir expertos entre GPU exige mover tokens de una placa a otra.
  • Los «expertos» no son especialistas temáticos: el nombre promete más de lo que hay.

Hábitat

Se entrenó con datos multilingües, en una proporción mucho mayor que la de su antecesor, Mistral 7B. Sus pesos circulan bajo licencia Apache 2.0; su linaje, la mezcla dispersa, vive hoy dentro de muchos modelos de frontera, como DeepSeek-V3.

Movimientos

Habilidades

Cómputo condicional
Cada token activa solo una parte de la red: los parámetros totales crecen con el número de expertos, el cálculo solo con los elegidos.
Enrutador
Una capa lineal puntúa a los ocho expertos; se quedan los dos mejores y sus salidas se suman ponderadas por un softmax.
Atención compartida
Solo se multiplican las redes feedforward; la atención (con consultas agrupadas) y los embeddings son comunes, por eso «8x7B» no suma 56 B.

Anatomía

En cada capa, el enrutador puntúa a los ocho expertos (redes feedforward SwiGLU) y elige dos para este token (aquí, E2 y E6, en color); la salida es la suma de ambos ponderada por un softmax sobre sus puntajes. El token siguiente, o la capa siguiente, puede elegir otros dos. La atención y los embeddings son comunes a todos.

Cadena evolutiva

  • muchos «expertos» feedforward; un enrutador elige dos por token032 GPT-3
044 Mezcla de expertos (Mixtral)
  • atención latente multicabezal, entrenamiento en FP8, 37 B activos de 671 B048 DeepSeek-V3

Una mezcla de expertos es una manera de agrandar una red sin agrandar el cálculo: en lugar de una sola red feedforward por capa hay varias («expertos»), y una pequeña red enrutadora decide cuáles procesan cada token. Mixtral 8x7B, de Mistral AI (pesos publicados en diciembre de 2023, artículo en enero de 2024), es el ejemplar que popularizó la técnica entre los modelos de pesos abiertos: cada capa tiene 8 expertos y el enrutador elige 2 por token, de modo que el modelo tiene 47.000 millones de parámetros pero usa unos 13.000 millones por token (Jiang et al., 2024).

Cómo funciona

La capa de expertos reemplaza al bloque feedforward de cada bloque transformer. Para el vector x de un token, el enrutador calcula puntajes x·W_g, se queda con los dos más altos, les aplica un softmax, y la salida es la suma ponderada de los dos expertos elegidos: y = Σᵢ softmax(Top2(x·W_g))ᵢ · SwiGLUᵢ(x) (Jiang et al., 2024, sec. 2.1). El resto es la arquitectura de Mistral 7B: 32 capas, vectores de 4.096 dimensiones y atención con consultas agrupadas (GQA), en la que varias cabezas comparten claves y valores (Jiang et al., 2024, sec. 2; Alammar y Grootendorst, 2024, pp. 98–100). Como la atención y los embeddings no se multiplican, «8x7B» no suma 56.000 millones.

La distinción clave es entre parámetros totales, que crecen con el número de expertos, y activos, que crecen con cuántos se eligen por token (Jiang et al., 2024, sec. 2.1). La memoria tiene que alojar los 47.000 millones (unos 93 GB en bf16), pero el cómputo por token es el de un modelo de 13.000 millones.

De dónde viene

La idea es vieja: Jacobs et al. (1991) propusieron las «mezclas adaptativas de expertos locales». Shazeer et al. (2017) la convirtieron en una capa dispersa para redes profundas: miles de expertos entre capas LSTM, hasta 137.000 millones de parámetros, y una red de compuertas que elige unos pocos por ejemplo, lo que llamaron cómputo condicional. Ya entonces notaron el problema central: la red de compuertas tiende a favorecer siempre a los mismos expertos, que por eso se entrenan más rápido y son todavía más elegidos; lo corrigieron con una pérdida adicional que premia el equilibrio (Shazeer et al., 2017, sec. 4).

Frente a GPT-3, denso (usa sus 175.000 millones de parámetros para cada token), Mixtral iguala o supera a Llama 2 70B y a GPT-3.5 en la mayoría de los benchmarks, con ventajas claras en matemática, código y en francés, alemán, español e italiano (Jiang et al., 2024, secs. 3–3.1). Su versión Instruct se ajustó con SFT y DPO. Desde entonces, la mezcla dispersa se volvió habitual en la frontera: DeepSeek-V3, base de R1, tiene 671.000 millones de parámetros totales y 37.000 millones activos por token.

Límites

Hay que tener todo en memoria, y repartir expertos entre varias GPU obliga a mover tokens de una a otra y a vigilar que ninguna se sobrecargue (Jiang et al., 2024, sec. 2.1). El nombre, además, engaña: el análisis de enrutamiento de Mixtral no encontró expertos temáticos (ver la nota del profesor). Mistral no publicó el tamaño ni la composición de los datos ni el cómputo de entrenamiento: las estadísticas base de datos y cómputo de esta entrada son estimaciones, no cifras publicadas.

Fuentes

  • Alammar, J., & Grootendorst, M. (2024). Hands-on large language models: Language understanding and generation. O’Reilly Media. §
  • Buckner, C. J. (2024). From deep learning to rational machines: What the history of philosophy can teach us about the future of artificial intelligence. Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oso/9780197653302.001.0001 §
  • Fodor, J. A. (1983). The modularity of mind: An essay on faculty psychology. MIT Press. https://doi.org/10.7551/mitpress/4737.001.0001 §
  • Jacobs, R. A., Jordan, M. I., Nowlan, S. J., & Hinton, G. E. (1991). Adaptive mixtures of local experts. Neural Computation, 3(1), 79–87. https://doi.org/10.1162/neco.1991.3.1.79 §
  • Jiang, A. Q., Sablayrolles, A., Roux, A., Mensch, A., Savary, B., Bamford, C., Chaplot, D. S., de Las Casas, D., Bou Hanna, E., Bressand, F., Lengyel, G., Bour, G., Lample, G., Renard Lavaud, L., Saulnier, L., Lachaux, M.-A., Stock, P., Subramanian, S., Yang, S., . . . El Sayed, W. (2024). Mixtral of experts (arXiv:2401.04088). arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2401.04088 §
  • Shazeer, N., Mirhoseini, A., Maziarz, K., Davis, A., Le, Q., Hinton, G., & Dean, J. (2017). Outrageously large neural networks: The sparsely-gated mixture-of-experts layer. In 5th International Conference on Learning Representations (ICLR 2017). https://openreview.net/forum?id=B1ckMDqlg §