Nazwy kwantyzacji GGUF: co znaczy Q4_K_M i cała reszta

Który plik w ogóle pobrać — Q4_K_M, Q5_K_S, a może to dziwne IQ2_XXS? Przychodzisz po jeden model, a zastajesz tabelę na dwadzieścia wierszy: Q4_K_M, Q5_K_S, Q6_K, Q8_0, niżej jeszcze IQ2_XXS i IQ3_XS, każdy z inną wagą w gigabajtach. Człowiek stoi nad tym jak nad półką z olejami silnikowymi w markecie — wszystkie coś tam obiecują, wszystkie mają cyferki, a ty nie wiesz, czy 5W-40 to lepiej, czy gorzej niż 10W-30. Nowi ludzie zadają to pytanie mniej więcej co drugi dzień: „którą wersję pobrać?".

I najczęściej ktoś rzuca: „bierz Q4_K_M i się nie zastanawiaj". Dobra rada — ale zostawia cię z tym samym uczuciem, co „wlej 5W-40 i jedź". Działa, tylko dalej nie wiesz, co te znaczki znaczą. A one nie są przypadkowe. Każda litera i każda cyfra w Q4_K_M coś konkretnie mówi: ile bitów, jaka rodzina, ile precyzji odzyskujesz z powrotem. Jak raz to rozłożysz, ta tabela przestaje być loterią, a robi się listą z parametrami. Rozbierzmy ją.

Skąd w ogóle biorą się te nazwy

Zanim rozbierzemy nazwy, jedno pytanie: po co w ogóle tniemy? Model w oryginale trzyma każdą wagę na 16 bitach (format F16/BF16). Kwantyzacja to zwykłe upakowanie tych samych, już wytrenowanych liczb ciaśniej — nie douczanie, nie trening od nowa, tylko kompresja. To ważne rozróżnienie, bo ludzie mylą to z fine-tuningiem: tu nic się nie uczy, tylko chudnie.¹ O tym, jak liczby idą w dół i czemu jakość spada tak zaskakująco mało, rozgryzaliśmy szerzej przy okazji wyboru wersji modelu.

GGUF (GPT-Generated Unified Format — binarny format plików modeli spod llama.cpp) każdemu z tych sposobów cięcia daje nazwę. I ta nazwa nie jest marketingowa — to zapis, jak dokładnie wagi są zakodowane w pliku. Format jest zaskakująco regularny: QN_K_X. N to przybliżona liczba bitów na wagę, _K to nazwa rodziny (tak zwane k-quanty), a przyrostek X (S/M/L) mówi, ile tensorów w modelu dostaje podbitą precyzję.¹ Jak to raz przeczytasz jak zdanie, a nie jak szyfr, reszta wchodzi sama.

Q4_K_M — rozłóżmy to na trzy kawałki

Weźmy najsłynniejszy przykład i przejedźmy po nim znak po znaku.

Q — to po prostu „quantized". Standardowa kwantyzacja na liczbach całkowitych. Nic ciekawego, ozdobnik.

4 — przybliżona liczba bitów na wagę. I tu pierwsza pułapka, w którą wpada każdy: to przybliżenie, nie dokładna wartość. Wydaje się, że Q4 znaczy „równo 4 bity na liczbę". Nieprawda. Realnie, na modelu Llama-3.1-8B zmierzono, że Q4_K_M waży 4,89 bita na wagę, a nie 4.² Skąd ta nadwyżka? Właśnie z ostatniej litery — za chwilę.

_K — rodzina „k-quant". To był przełom z połowy 2023 roku (PR #1684 od ikawrakowa).³ Zamiast kodować każdy blok wag osobno i głupio, k-quanty pracują na super-blokach: większa grupa wag współdzieli metadane, a skala i minimum każdego mniejszego bloku są kodowane osobno, z własną precyzją. W praktyce: Q4_K i Q5_K mają super-bloki z 8 bloków po 32 wagi, a Q2_K, Q3_K i Q6_K — z 16 bloków po 16 wag.³ Dzięki temu ta sztuczka trzyma jakość dużo lepiej niż stare, proste cięcie.

M — i tu jest cała finezja, którą prawie wszyscy przegapiają. S/M/L (Small/Medium/Large) nie znaczą „mały/średni/duży model". Znaczą: ile tensorów w środku dostaje podniesioną precyzję.¹ Bo model to nie jednorodna zupa liczb — jedne tensory (np. te od atencji attention.wv albo feed_forward.w2) są dla jakości ważniejsze niż inne. Wariant M mówi: „te newralgiczne kawałki potnij łagodniej, resztę ostrzej".³ To dlatego Q4_K_M waży te 4,89 bita zamiast 4 — bo część wag siedzi wyżej niż na czterech bitach. To nie jest jedna globalna liczba bitów, to mieszanka.

Czyli Q4_K_M czytasz tak: „około czterobitowa, rodzina k-quant, ze średnim miksem podbitych tensorów". Trzy słowa, nie szyfr.

Ile realnie ważą — bo teoria kłamie o ułamek

Skoro cyfra po Q to przybliżenie, to najlepiej patrzeć na liczby zmierzone na prawdziwym modelu. Oto oficjalna tabela llama.cpp dla Llama-3.1-8B (dla porównania: oryginał w F16 to 14,96 GiB, a plik źródłowy waży 32,1 GB).²

Widać z tego dwie rzeczy. Raz — każdy kolejny bit kosztuje mniej więcej pół–jeden gigabajt na modelu tej klasy, więc skok z Q4_K_M na Q6_K to jakieś półtora giga VRAM-u więcej za coraz mniej odczuwalny zysk jakości (a ile pamięci realnie zeżre dany plik z kontekstem, wyliczasz osobnym wzorem). Dwa — Q8_0 to niemal bezstratna referencja; różnicy między nim a F16 w ślepym teście raczej nie wychwycisz, a plik jest o połowę lżejszy. Dlatego Q8_0, choć technicznie to stary „legacy" format, wciąż żyje i ma się świetnie.¹

A ile to daje na dużym modelu? Oficjalna tabela pokazuje Q4_K_M jako jedyny przykład: Llama 3.1 8B chudnie z 32,1 GB do 4,9 GB, 70B z 280,9 GB do 43,1 GB, a monstrualne 405B z 1625 GB do 249 GB.² Cztery bity zamiast szesnastu i nagle model, który potrzebował serwerowni, mieści się na jednej porządnej karcie.

Dlaczego akurat Q4_K_M jest tym „domyślnym"

No dobra, ale skąd się wziął ten konsensus, że Q4_K_M to bezpieczny strzał? Tu muszę cię uczciwie zderzyć z rzeczywistością: llama.cpp nigdzie formalnie nie ogłasza żadnego „oficjalnego domyślnego" kwantu.² To mit, który sam sobie chodzi po forach. Ale nie wziął się znikąd.

Po pierwsze, Q4_K_M ląduje w dokumentacji jako przykładowa komenda — kiedy README pokazuje, jak w ogóle uruchomić llama-quantize, robi to właśnie na nim:²

./build/bin/llama-quantize model-bf16.gguf model-Q4_K_M.gguf Q4_K_M

Po drugie — i ważniejsze — cztery bity to punkt, w którym krzywa „rozmiar kontra jakość" ma najładniejsze kolano. Poniżej zaczynasz tracić jakość szybciej, niż zyskujesz na rozmiarze. Powyżej płacisz gigabajtami za coraz mniejszy zysk. Q4_K_M siedzi dokładnie w tym słodkim punkcie, dlatego społeczność go pokochała. Ale to konsensus praktyczny, nie dekret ze specyfikacji — i warto to trzymać w głowie, zanim ktoś ci powie, że „tak trzeba".

A te dziwne IQ z wieloma iksami?

Zjeżdżasz w tabeli niżej i trafiasz na drugą rodzinę: IQ2_XXS, IQ3_XS, IQ4_NL. Wyglądają jak k-quanty, które napiły się kawy. To i-quanty (i-quants) — nowsza rodzina, zaprojektowana pod jeden cel: wycisnąć sensowną jakość z naprawdę niskich bitów, tam gdzie zwykłe k-quanty się już sypią.¹

Sekret jest w dwóch rzeczach. I-quanty operują na większych super-blokach po 256 wag i — to kluczowe — wyliczają wagi z pomocą tak zwanej importance matrix, w skrócie imatrix.¹ Co to jest? Wyobraź sobie, że przed kompresją przepuszczasz model przez zestaw tekstów kalibracyjnych i patrzysz, które wagi naprawdę się aktywują, a które ledwo drgają. Imatrix to per-tensor tablica, która to zapamiętuje — dla każdej pozycji notuje, jak mocno ta waga „pracowała".⁴ Potem, przy cięciu, algorytm chroni ważne wagi kosztem tych mało istotnych. Zamiast tłuc wszystko po równo, oszczędza tam, gdzie boli najmniej.

Litery za IQ układają się od najostrzejszego cięcia w górę: XXS (extra-extra-small), XS, S, M. Oto co to daje w liczbach, znów na Llama-3.1-8B:²

Zauważ jedno: IQ4_XS waży 4,17 GiB, czyli mniej niż Q4_K_S (4,36 GiB) przy porównywalnej klasie. To właśnie ta magia imatrixa — więcej jakości na bit. Cena? I-quanty bywają wolniejsze w inferencji na słabszym sprzęcie, bo używają tablic przeglądowych, i mają sens głównie wtedy, gdy walczysz o każdy gigabajt — na przykład wciskasz model 70B na kartę, która teoretycznie go nie uniesie.

Legacy, czyli dziadkowie formatu

Zanim były k-quanty, były proste cięcia: Q4_0, Q4_1, Q5_0, Q5_1, Q8_0. Dzielą wagi na płaskie bloki po 32 i kodują je najprościej jak się da — warianty _0 wzorem waga = q × skala, a _1 dokładają jeszcze minimum bloku (+ block_minimum).¹ Bez super-bloków, bez finezji. Dokumentacja GGUF opisuje je wprost jako „metodę przestarzałą, dziś rzadko używaną" — z jednym wyjątkiem. Q8_0 przeżył wszystkich, bo na ośmiu bitach kompresja i tak niczego istotnego nie gubi, więc służy jako wygodna, niemal bezstratna referencja.¹ Reszta to eksponaty muzealne — jeśli widzisz świeży model wypuszczony tylko w Q4_0, to znak, że coś jest nie tak z tym uploadem.

Dla porządku: świat GGUF ma jeszcze kilka egzotów, na które możesz się natknąć. Q8_K to nie format do dystrybucji, tylko typ roboczy do liczenia iloczynów skalarnych wewnątrz kwantów 2–6 bit.¹ A z najnowszych — TQ1_0/TQ2_0 (kwantyzacja ternarna) i MXFP4 (4-bitowy microscaling float) to zupełnie młodsze rodziny niż klasyczne k- i i-quanty.¹ Ale to już inna bajka.

Zrób to sam — i nie strzel sobie w stopę

Jak sam chcesz coś skwantyzować, narzędzie to llama-quantize z repo ggml-org/llama.cpp. Podstawa jest banalna — podajesz źródło, cel i typ. Ale są trzy grabie, na które warto uważać.

Po pierwsze — tnij zawsze z oryginału (F16/BF16/F32), nie z już skwantyzowanego pliku. Requantyzacja (flaga --allow-requantize) potrafi „poważnie obniżyć jakość", ostrzega o tym sama dokumentacja.² To jak przegrywanie MP3 z MP3 — za każdym razem gorzej.

Po drugie — flaga --pure wyłącza całą tę inteligentną mieszankę k-quantów i tnie wszystkie tensory do jednego typu.² Brzmi kusząco („czysto!"), ale odbierasz sobie właśnie to, za co _M jest dobre. Zostaw domyślny miks.

Po trzecie — jak kwantyzujesz model multimodalny, nie tnij komponentów mmproj (enkoder obrazu/dźwięku i projektory) tak agresywnie jak reszty. Dokumentacja zaleca trzymać je w bf16 albo q8 (czym bf16 różni się od zwykłej „szesnastki" f16, jest tutaj), bo mają bezpośredni wpływ na jakość tego, co trafia do modelu, a oszczędność pamięci przy niższym kwancie i tak jest znikoma.²

# z importance matrix, dla i-quantów i lepszych niskobitowych k-quantów:
./build/bin/llama-quantize --imatrix model.imatrix \
  model-f16.gguf model-IQ3_M.gguf IQ3_M

Cała lista pokręteł — --tensor-type (regex per tensor), --output-tensor-type, --token-embedding-type, --leave-output-tensor, --prune-layers — czeka w dokumentacji narzędzia.² Ale szczerze? Na co dzień pobierasz gotowca z Hugging Face i cała ta zabawa sprowadza się do jednego pytania: który wiersz w tabeli kliknąć.

I tu wracamy do tej półki z olejami. Bo kiedy już wiesz, że Q4_K_M to „czterobitowa, k-quant, średni miks", Q6_K to „szóstka bez wariantów, bo i po co", a IQ2_XXS to „dwa bity ratowane imatrixem na modelu, który normalnie by się nie zmieścił" — ta tabela na Hugging Face przestaje być ścianą szyfrów. Robi się listą z jasnymi parametrami, gdzie każdy znaczek mówi, ile zapłacisz pamięcią i ile odzyskasz jakości.

Bierz Q4_K_M, jak masz miejsce i nie chcesz myśleć. Schodź do IQ, jak walczysz o ostatni gigabajt. Idź w Q6_K albo Q8_0, jak karta ci pozwala i chcesz mieć pewność. Ale już nie zgadujesz — czytasz. A to jest dokładnie ta różnica między człowiekiem, który wlewa „ten niebieski olej, bo ładny", a takim, co spojrzał na spód i wie, po co sięga.

Przypisy · źródła