[DeepSeek-5] DeepSeek-V4 技术报告：百万上下文时代的混合注意力与后训练系统

DeepSeek-V4 最容易被记住的数字是：DeepSeek-V4-Pro 有 1.6T 总参数、每 token 激活 49B 参数；DeepSeek-V4-Flash 有 284B 总参数、每 token 激活 13B 参数；二者都支持 1M token 上下文。1

但这份报告真正值得拆的不是“参数又变大了”，而是 DeepSeek 在 V3/V3.2 之后把优化重心进一步推向了长上下文：

• V3 的核心问题是：怎样用 MoE、MLA、FP8 和并行系统把 671B 模型训练与部署起来；
• V4 的核心问题变成：怎样让百万 token 上下文不只是名义窗口，而是能被常态化推理、后训练和 agent 任务使用。

报告给出的关键答案是一组联动设计：CSA+HCA 混合注意力压缩长上下文成本，mHC 稳定深层信号传播，Muon 改善优化过程，MoE 继续提供稀疏容量，后训练从 mixed RL 转向 specialist + On-Policy Distillation（OPD），系统侧则围绕异构 KV Cache、FP4 QAT、EP 通信计算重叠和长轨迹 rollout 做工程化。1

一句话概括：

DeepSeek-V4 是一次围绕“百万上下文能否成为常规工作负载”的架构、训练、后训练与推理系统联合升级。

本文基于 DeepSeek-AI 的 《DeepSeek-V4: Towards Highly Efficient Million-Token Context Intelligence》 和 DeepSeek-V4-Pro 官方模型卡。需要注意，报告称 V4 是 preview version，因此很多细节仍带有“已验证但还不够优雅”的工程探索色彩。

1. 先统一数字口径#

这里有两个容易误读的地方。

第一，Flash 不是 Pro 的量化版。它是单独的较小 MoE 模型，284B 总参数、13B 激活参数，定位更偏吞吐和成本；Pro 则是 1.6T 总参数、49B 激活参数，定位更偏能力上限。2

第二，1M context 不是只改 RoPE scaling 或配置文件。报告的核心主张是：在 1M token 场景下，DeepSeek-V4-Pro 相对 DeepSeek-V3.2 只需要 27% 的 single-token inference FLOPs 和 10% 的 KV Cache；这个数字来自注意力结构、KV 表示、推理框架和缓存管理共同变化，而不是一个孤立技巧。1

2. V4 继承了什么，又真正改了什么#

DeepSeek-V4 仍然是 decoder-only Transformer 风格的 MoE 模型。MoE 部分继续采用 DeepSeekMoE，Multi-Token Prediction（MTP）配置也与 DeepSeek-V3 保持一致；也就是说，V4 没有推翻 V3 的稀疏专家路线。1

真正新增的主线有三条：

因此，V4 更像是 V3 的“长上下文系统化版本”：MoE 继续负责参数容量和稀疏计算，注意力结构成为新的主战场。

3. CSA：先压缩 KV，再稀疏选择#

Compressed Sparse Attention（CSA）的基本流程可以写成：

原始 token 序列
      |
      v
每 m 个 token 压缩成 1 个 KV entry
      |
      v
Lightning Indexer 选择 top-k 压缩 KV entries
      |
      v
核心 attention 只访问被选中的压缩 entries
      |
      v
额外结合 sliding-window KV entries 保留局部细节

它同时用了两种降低成本的手段。

第一是压缩。长上下文里，历史 token 数 $n$ 很大，如果每个 token 都保留同等粒度的 K/V，KV Cache 和 attention 访问会随上下文线性膨胀。CSA 先把每 $m$ 个 token 的 KV 合并为一个压缩 entry，把可访问的历史单位从 token 粒度降到 block 粒度。1

第二是稀疏选择。即使压缩后还有大量 entry，query 也不必看全部历史。CSA 使用 DeepSeek Sparse Attention 的思路，让每个 query 只关注 top-$k$ 个压缩 KV entries。1

但只看压缩 entry 会丢局部细节，所以 CSA 又引入少量 sliding-window KV entries。可以把它理解成：

• 压缩 KV 负责“远距离、粗粒度、便宜地看很多”；
• 稀疏 top-$k$ 负责“不要把所有远距离块都算一遍”；
• sliding window 负责“近距离、细粒度的信息不能被 block 压缩抹掉”。

这比单纯的 sliding window 更能覆盖长距离依赖，也比全量 attention 更可部署。

4. HCA：更激进的压缩，用来覆盖超长距离#

Heavily Compressed Attention（HCA）走得更极端：它把每 $m'$ 个 token 合并为一个 KV entry，并且 $m' \gg m$。与 CSA 不同，HCA 不再叠加 sparse selection，而是通过更大的压缩粒度直接降低远距离注意力成本。1

如果把两者放在同一张图里：

CSA：每 m  个 token -> 1 个压缩 entry -> 再 top-k 选择
HCA：每 m' 个 token -> 1 个压缩 entry -> 极低粒度覆盖长距离

它们解决的是不同层次的问题：

这也是 V4 报告中“hybrid attention”的关键：百万上下文不是由某一种 attention 形态独立完成，而是由多个不同成本、不同分辨率的分支组合完成。

5. 从 MLA 到 CSA/HCA：缓存对象变得异构#

V3 的 MLA 已经说明了一件事：推理效率不只取决于 FLOPs，还取决于 KV Cache 保存什么。MLA 把完整 K/V 压缩成 latent，显著降低自回归推理缓存。

V4 往前走了一步：它不只是改变单个 token 的 KV 表示，而是改变历史序列被保存和访问的粒度。

MHA：每层、每 token 保存完整多头 K/V
MLA：每层、每 token 保存压缩 latent + RoPE 部分
CSA/HCA：多个 token 先形成压缩 KV entry，不同注意力分支使用不同粒度

这带来了一个系统问题：KV Cache 不再是整齐的二维数组。

报告在推理框架中专门讨论了异构 KV entries：CSA/HCA 的压缩 KV、Sliding Window Attention（SWA）的未压缩 KV，以及 tail incomplete block 的未压缩 token 都要被分别管理。磁盘 KV Cache 也要区分：CSA/HCA 可以存压缩 entry；SWA 因为未压缩且每层都有，体积约为压缩 CSA/HCA entries 的 8 倍，需要额外的存储策略。1

这说明 V4 的“1M context”不是只在模型结构里完成的。没有相应的 KV Cache 生命周期管理、prefix 命中策略、磁盘缓存和稀疏 attention kernel，结构收益很难变成在线服务收益。

6. mHC：残差连接也成为稳定性设计对象#

报告引入 Manifold-Constrained Hyper-Connections（mHC）来加强 Transformer block 之间的残差连接。它的核心想法是：相比普通 Hyper-Connections，mHC 把 residual mapping 约束在特定 manifold 上，从而在保持表达能力的同时提高跨层信号传播稳定性。1

这里不必把 mHC 理解成一个单独的“能力来源”。更稳妥的理解是：当模型继续加深、注意力分支变复杂、MoE 路由带来更多非平滑行为时，残差路径本身也需要被工程化。

标准残差更像：

mHC 想解决的是：$F_l$ 的组合方式是否可以被约束到更稳定的几何结构中，而不是让每层的更新在高维空间中任意叠加。报告强调的是稳定传播，而不是宣称它单独解释所有 benchmark 提升。

7. Muon：优化器进入主线#

DeepSeek-V4 对大多数模块使用 Muon optimizer。报告给出的理由是更快收敛和更好的训练稳定性，并描述了 hybrid Newton-Schulz iterations 以及避免 attention logits 爆炸的处理。1

这点很值得注意：V3 报告中最显眼的是 FP8、DualPipe、MoE 通信和 MTP；V4 则把优化器也放进核心升级列表。原因可能在于，到了 32T+ token、1.6T MoE、混合注意力和长上下文训练的组合下，优化过程本身已经是系统设计的一部分。

不过也要避免过度归因。V4 的改进来自数据、结构、优化器、稳定性技巧和后训练的叠加。仅凭最终分数无法拆出“Muon 单独贡献多少”。

8. 预训练：超过 32T token，更强调长文档和数据质量#

DeepSeek-V4 在 V3 预训练数据基础上继续扩展，报告称预训练语料超过 32T tokens，包含数学、代码、网页、长文档和其他高质量类别。1

几个数据建设方向值得关注：

• 对网页数据加强过滤，减少批量自动生成和模板化内容，以降低 model collapse 风险；
• 数学与编程语料仍是核心组成；
• mid-training 阶段加入 agentic data 来增强代码能力；
• 构建更大的多语种语料，覆盖不同文化中的长尾知识；
• 特别重视科学论文、技术报告等长文档数据；
• tokenizer 在 V3 基础上增加少量上下文构造 special tokens，但词表仍保持 128K。1

这和百万上下文目标是匹配的。只把窗口扩到 1M，但训练数据里缺少真正需要长距离依赖的样本，模型很可能学不到如何利用窗口。V4 报告把长文档数据单独强调出来，说明长上下文能力不是只靠位置编码外推。

9. 训练稳定性：Anticipatory Routing 与 SwiGLU Clamping#

报告承认 V4 训练遇到了明显 instability。简单 rollback 能恢复训练状态，但不能阻止 loss spike 再次出现。DeepSeek 观察到 spike 与 MoE 层 outlier 一致相关，而 routing 机制似乎会放大这些 outlier。1

为此报告提出两个经验技巧：

这部分最有价值的不是技巧名字，而是问题定位：MoE 的稳定性不是单纯的 optimizer 问题，router 会把异常值、专家负载和训练动态耦合起来。

这也呼应了 V3 的经验。V3 用无辅助损失负载均衡解决专家负载与语言建模目标的冲突；V4 则进一步暴露出，在更大规模和更复杂结构下，路由还会参与训练不稳定性的形成。

10. EP 通信计算重叠：MoE 仍然是系统问题#

MoE 让每个 token 只激活部分专家，但 expert parallelism 会引入复杂的跨节点通信。V4 报告提出 fine-grained EP scheme，把通信和计算融合进单个 pipeline kernel，以隐藏通信延迟、降低对互联带宽和延迟的要求。1

可以把一次 MoE 层看成：

Router 选专家
   -> token dispatch 到专家所在 rank
   -> expert MLP / grouped GEMM
   -> combine 回原 rank

如果 dispatch、compute、combine 被串行执行，MoE 很容易被 All-to-All 卡住。V4 的方向是更细粒度地切分 token/expert 工作，让一部分数据正在通信时，另一部分数据已经进入计算。

这也是为什么 DeepSeek 系列里 DeepEP、DeepGEMM、TileLang 这些系统组件值得单独看。模型报告中的“激活 49B 参数”只是计算量口径；真正部署时，还必须回答 token 怎样跨 rank 流动、专家怎样打包计算、通信如何被隐藏。

11. 后训练：从 mixed RL 转向 specialist + OPD#

V4 后训练沿用 V3.2 的总体管线，但做了一个重要替换：把 mixed Reinforcement Learning 阶段替换为 On-Policy Distillation（OPD）。1

流程可以简化为：

预训练基座
   |
   v
多个领域 specialist
(SFT + domain-specific RL, 使用 GRPO)
   |
   v
多 teacher On-Policy Distillation
(student 在自己的轨迹上学习 teacher logits)
   |
   v
统一的 DeepSeek-V4 instruct 模型

这背后的动机很清楚：数学、代码、工具调用、搜索、写作、agent 任务需要不同的数据、奖励和提示策略。把所有目标混在同一个 RL 阶段里，容易出现目标冲突或能力互相覆盖。先训练多个 specialist，再用 OPD 把它们的能力合并进统一学生模型，是一种更模块化的后训练组织方式。

OPD 和普通离线蒸馏的差别在“on-policy”。学生不是只模仿 teacher 在固定数据集上的输出，而是在自己生成的轨迹分布上学习多个 teacher 的 full-vocabulary distribution。这样做的目标是减少 train-inference 分布错位，也避免直接 weight merging 带来的能力退化。1

12. Reasoning Effort：同一个模型的三种运行方式#

官方模型卡把 V4 instruct 模型分成三档 reasoning effort：2

这和 R1 的经验一脉相承：模型能力不再只是权重函数，也取决于推理时计算预算。V4-Pro-Max 的很多成绩本质上是“模型 + 更大 thinking budget + 特定提示方式”的结果。

因此比较 V4 与其他模型时，必须同时说明：

• 用的是 Pro 还是 Flash；
• 是 Base 还是 Instruct；
• 是 Non-think、High 还是 Max；
• 采样参数和上下文预算是什么；
• 是否使用工具、搜索或 agent scaffold。

否则一个 benchmark 数字很容易被误读。

13. FP4 QAT：部署精度也进入后训练#

V4 在 post-training 阶段引入 FP4 Quantization-Aware Training（QAT），目标是让模型适应部署时的量化误差。报告重点量化两类组件：1

1. MoE expert weights：专家权重是显存占用大头；
2. CSA indexer 的 QK path：长上下文下 QK activation 会被缓存、加载和乘法计算，适合用 FP4 降低带宽与计算成本。

官方模型卡也明确写出：Instruct 版本采用 FP4 + FP8 Mixed，其中 MoE expert 参数使用 FP4，大多数其他参数使用 FP8。2

这说明 V4 的“开源权重”不是一个单纯 BF16 checkpoint 再由社区自行量化的模式，而是在训练/后训练阶段就把部署精度纳入目标。对于 1.6T MoE 来说，这几乎是必要条件：如果专家权重长期停留在高精度，权重存储与带宽会吃掉 MoE 稀疏计算带来的收益。

14. Base 评测：Flash 小很多，但不是简单降级#

Base 模型评测里，V4-Flash-Base 虽然只有 284B 总参数和 13B 激活参数，却在不少知识与长上下文任务上超过 V3.2-Base；V4-Pro-Base 则在多数类别继续提高。1

选几个报告中的数字：

这组数字的含义不是“参数越少越好”，而是：V4 的结构、数据和训练改进足以让一个更小的 Flash 在不少场景超过旧基线。Pro 则通过更大容量进一步提升知识和长上下文能力。

15. Instruct 评测：V4-Pro-Max 强，但也不是全线第一#

V4-Pro-Max 在若干代码、推理和 agentic benchmark 上很强。官方模型卡给出的例子包括：2

但报告里的对比表也显示，它并不是每个项目都压过闭源 frontier 模型。例如 SimpleQA-Verified、HLE、Apex、CorpusQA 1M、Terminal Bench 2.0 等项目上，表中仍有其他模型领先。2

所以更准确的结论是：

V4-Pro-Max 把开源 MoE 的 reasoning、coding、long-context 和 agentic 能力推到很高水平，但它的优势是分场景的，且高度依赖 reasoning effort 与推理预算。

这比“全面超越闭源模型”的表述更稳妥。

16. V4 的真正主题：长上下文不是窗口长度，而是系统能力#

很多模型都可以在配置上支持超长上下文，但长上下文能力至少包含四层：

这也是 V4 报告比普通模型卡更有意思的地方。它不是只给出“context length = 1M”，而是把预训练数据、注意力结构、推理缓存、后训练基础设施和 agent sandbox 放在一起描述。

如果没有这些系统配套，1M context 很可能只是“能塞进去”，但不能高吞吐、可复用、可评测、可后训练。

17. 局限：preview 架构还不够优雅#

报告结论部分很诚实地承认：为了追求极致长上下文效率，V4 采用了大胆且相对复杂的架构设计；许多组件和 tricks 虽然有效，但仍需要更系统的研究来提炼成更优雅的核心设计。1

几个需要保留的问题：

• CSA、HCA、SWA、attention sink、partial RoPE、indexer 等组件叠加后，架构复杂度明显上升；
• Anticipatory Routing 和 SwiGLU Clamping 已经有效，但机制尚未充分理解；
• 稀疏注意力与 MoE 同时存在时，性能、稳定性和可解释性都更难分析；
• 长上下文能力不等于长程任务成功，agentic multi-round task 仍是后续方向；
• 报告提到 multimodal 能力仍在推进，不是当前 V4 preview 的主体。

这意味着 V4 的很多设计可能是过渡形态：它证明了百万上下文 open model 可以被系统化推进，但下一代未必保留同样复杂的结构组合。

18. 和 V3/R1 放在一起看#

DeepSeek 系列可以这样串起来：

V3：大规模稀疏 MoE 怎样低成本训练与服务
R1：强基座怎样通过可验证奖励和推理时计算放大 reasoning
V4：百万上下文怎样成为模型结构、后训练和推理系统的共同目标

V4 不是 R1 的简单替代，也不是 V3 的线性放大。它把 R1 之后的 reasoning effort 思路，放进一个更长上下文、更强 agentic 任务导向的模型族里；同时用 CSA/HCA 替代单纯依赖 MLA 的长上下文路线。

因此读 V4 技术报告，最应该带走的不是某一个模块名，而是这条设计原则：

当上下文长度进入百万级，attention、KV Cache、数据构造、后训练轨迹、工具沙箱和推理调度会变成同一个问题。

参考资料#