谷歌 Gemma 3 上线刚刚过去一个月，现在又出新版本了。
该版本经过量化感知训练（Quantization-Aware Training，QAT）优化，能在保持高质量的同时显著降低内存需求。
比如经过 QAT 优化后，Gemma 3 27B 的 VRAM 占用量可以从 54GB 大幅降至 14.1GB，使其完全可以在 NVIDIA RTX 3090 等消费级 GPU 上本地运行！
Chatbot Arena Elo 得分：更高的分数（最上面的数字）表明更大的用户偏好。点表示模型使用 BF16 数据类型运行时所需的 NVIDIA H100 GPU 预估数量。
AI在线在一台配备了 RTX 3070 的电脑上简单测试了其中的 12B 版本，可以看到虽然 Gemma 3 的 token 输出速度不够快，但整体来说还算可以接受。
基于量化感知训练的 Gemma 3
在 AI 模型中，研究者可以使用更少的位数例如 8 位（int8）甚至 4 位（int4）进行数据存储。
采用 int4 量化意味着每个数值仅用 4 bit 表示 —— 相比 BF16 格式，数据大小缩减至 1/4。
但是，这种量化方式通常会导致模型性能下降。
那谷歌是如何保持模型质量的？答案是采用 QAT。
与传统在模型训练完成后才进行量化的方式不同，QAT 将量化过程直接融入训练阶段 —— 通过在训练中模拟低精度运算，使模型在后续被量化为更小、更快的版本时，仍能保持准确率损失最小化。
具体实现上，谷歌基于未量化的 checkpoint 概率分布作为目标，进行了约 5,000 步的 QAT 训练。当量化至 Q4_0（一种常见的量化格式） 时，困惑度下降了 54%。
这样带来的好处之一是加载模型权重所需的 VRAM 大幅减少：
Gemma 3 27B：从 54 GB（BF16）降至仅 14.1 GB（int4）
Gemma 3 12B：从 24 GB（BF16）缩减至仅 6.6 GB（int4）
Gemma 3 4B：从 8 GB（BF16）精简至 2.6 GB（int4）
Gemma 3 1B：从 2 GB（BF16）降至仅 0.5 GB（int4）
此图仅表示加载模型权重所需的 VRAM。运行该模型还需要额外的 VRAM 用于 KV 缓存，该缓存存储有关正在进行的对话的信息，并取决于上下文长度。
现在看来，用户在消费级设备上就能运行更大、更强的 Gemma 3 模型，其中：
Gemma 3 27B (int4)：现在可以轻松安装在单张 NVIDIA RTX 3090（24GB VRAM）或类似显卡上，本地就能运行最大的 Gemma 3 版本；
Gemma 3 12B (int4)：可在 NVIDIA RTX 4060 GPU（8GB VRAM）等笔记本电脑 GPU 上高效运行，为便携式设备带来强大的 AI 功能；
更小的型号（4B、1B）：为资源较为有限的系统（包括手机和烤面包机）提供更强大的可访问性。
来自 Two Minute Papers 频道的玩笑
官方 int4 和 Q4_0 非量化 QAT 模型已在 Hugging Face 和 Kaggle 上线。谷歌还与众多热门开发者工具合作，让用户无缝体验基于 QAT 的量化 checkpoint：
Ollama：从今天起，只需一个简单命令即可原生支持 Gemma 3 QAT 模型。
LM Studio：通过用户友好界面，轻松下载并在桌面上运行 Gemma 3 QAT 模型。
MLX：利用 MLX 在苹果芯片上对 Gemma 3 QAT 模型进行高效推理。
Gemma.cpp：使用专用的 C++ 实现，直接在 CPU 上进行高效推理。
llama.cpp：得益于对 GGUF 格式 QAT 模型的原生支持，可轻松集成到现有工作流程中。
激动的网友已经无法抑制内心的喜悦：「我的 4070 就能运行 Gemma 3 12B，这次谷歌终于为即将破产的开发者做了一些事情。」
「希望谷歌朝着 1bit 量化使使劲。」
这个可以本地运行的 Gemma 3 你用了吗，效果如何，欢迎大家评论区留言。
参考链接：https://developers.googleblog.com/en/gemma-3-quantized-aware-trained-state-of-the-art-ai-to-consumer-gpus/?linkId=14034718
