AI 解读/产品发布·10-24·15 分钟·作者 NVIDIA

NVIDIA 发布 Bolt E4B:给本地助手和机器人用的小模型,少说废话,更会调用工具

从 Gemma 4 继续训练,兼顾简短对话和连续工具调用。约 6GB 内存的说法、机器人演示和性能数字,各有需要看清的条件。

作者:NVIDIA10-24 · 15 分钟
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NVIDIA 发布了 Nemotron-3.5-Bolt-E4B 4GB,这是一款给本地助手、互动角色和机器人使用的小模型,重点是自然地接话,并调用工具完成任务。模型基于 Google Gemma-4-E4B-it 构建,经过强化学习后训练,量化后在目标负载下的运行显存约为 4GB。主要功能特点包括:

  • 多轮工具调用与动作决策:支持在连续对话中调用应用接口,读取执行结果,再决定下一步动作。
  • 对话模式一键切换:在模板中提供开关,启用后自动加入精简指令并减少排版符号,输出适合语音播报的口语短句。
  • 可调节思考机制:支持运行时开启或关闭显式思考过程,并支持设置思考 Token 预算上限以控制响应时延。
  • 64K 上下文窗口:容纳系统设定、多轮历史对话、工具定义、环境状态与检索知识。
  • 端侧多设备运行:面向 GeForce RTX 显卡、Jetson 嵌入式计算板、RTX Spark 与边缘设备。

说是 4GB 模型,到底需要多大显存和内存?

在讨论端侧部署时,“8B”、“4B”、“4GB”与“6GB”常被混淆。理解 Nemotron-3.5-Bolt-E4B 的资源需求,首先要分清参数规模、权重文件与运行时内存的具体指向。

模型的总参数量为 8B,有效参数量(Effective Parameters)为 4B。这继承自底座 Gemma-4-E4B 的分层嵌入(PLE)设计:模型让每层按 token 查找各自的专属嵌入表,表虽然体积大,但主要用于快速查表,不像常规计算层每次都要进行密集运算;因此,它的总参数有 8B,有效计算规模则按约 4B 命名。查找表仍然需要存储,不能据此把权重占用减半。(B 表示十亿:8B 是 80 亿参数,4B 是 40 亿。参数描述模型规模,GB 描述存储或内存容量。)

量化是降低权重数字的保存精度,以减少模型体积与运行资源需求;不同方案对体积和能力的取舍也不同。在实际存储与运行时,权重文件、显存占用与整机内存各不相同:

  • 权重文件大小:BF16 全精度权重约为 15GB。官方采用重要性矩阵(imatrix)校准后的 Q4_K_M 4 位量化 GGUF 文件约为 6.18GB;而 Unsloth 发布的 UD-Q4_K_XL 量化文件约为 4.76GB。下载时要认准各自的量化规格。
  • 运行时显存占用(VRAM):在典型的单会话业务负载下(如 3,000 Token 输入、50 Token 输出),RTX 5070 上的显存开销约为 3.5GB;在 32K 缓存的多轮长会话中约为 4.3GB;在配备 8GB 统一内存的 Jetson Orin Nano 上,整套推理运行时占用约为 4.2GB 至 4.9GB。这也是命名中“4GB”的由来——将目标负载下的显存开销控制在 4GB 左右。这里 6.18GB 统计的是整份磁盘权重,而 3.5GB 仅计算 GPU 显存占用,运行还需要配合系统内存。4GB 是目标负载下的显存指标,不是整机只需 4GB 内存。
  • 整机运行内存(RAM):Unsloth 给出的运行参考是约 6GB RAM。实际占用还会随量化版本、上下文长度与运行软件变化;看到“6GB”后,仍要为系统和其他应用留出空间。

小模型少占一些内存,语音识别、语音合成、感知模型和应用就更有机会在同一台设备共存。不过,Jetson 的 8GB 是共享内存;除了 Bolt 的占用,还要计算操作系统和其他程序的开销。


为什么它能做到少说废话,专注于执行任务?

小模型充当本地助手时,冗长回答会造成两种麻烦:一是陷入冗长的内心独白,输出大段分析却迟迟不调用工具;二是输出充满复杂排版、长篇大论的书面说明,导致语音播报时延极高且听感生硬。

底座模型 Gemma-4-E4B-it 本身已经具备指令微调(IT)基础。NVIDIA 在本次 Nemotron-3.5-Bolt-E4B 的后训练阶段跳过了额外的监督微调(SFT),全程直接采用强化学习。研发团队曾尝试使用多样化的教师模型数据进行 SFT,实验表明 SFT 虽然能拉高工具调用的表现,但也让对话质量下降、回答变得冗长。因此最终版本选择先检查动作做得对不对(如利用规则直接验证工具调用参数与执行结果的正确性)、回答是否自然,以这些反馈继续训练,将基于可检查结果的奖励(RLVR)与基于偏好的反馈奖励(RLHF)结合起来。(训练在 NeMo-RL 与 NeMo-Gym 框架下开展。)

为了让小模型在交互中更敏捷,训练中落实了三项机制:

  1. 非思考与思考样本 2:1 配比:训练集里的每一条样本,都会分别在开启思考(enable_thinking=true)和关闭思考(enable_thinking=false)两种模式下生成与评估奖励。训练批次中维持 2 份非思考样本比 1 份思考样本的比例,使模型在无需显式中间推演链条时,也能准确理解指令并输出正确动作。
  2. 动态调整长度惩罚:随着强化学习进行,模型往往倾向于拉长推演过程来规避错误。团队在生成奖励模型(GenRM)环境中对过长的思考和回答扣分,并通过循环调节扣分力度(放宽与收紧惩罚),让准确率与简洁度一起改善。官方在输出长度对照中给出的结果是:在 BF16 的 21 项基准综合评估中(多数任务开启思考,EQ-Bench、RoleBench 与 RULER 关闭),Bolt 均分为 63.9 分、平均输出 672 tokens;底座 Gemma-4-E4B-it 均分为 58.1 分、输出 782 tokens;而同规模的 Qwen3.5-4B 均分为 57.8 分,输出却达到 3,604 tokens。Bolt 的平均输出比这里的 Qwen 少约 81%,比 Gemma 少约 14%。所以“最多少约 80%”取决于比较对象;长度惩罚是训练中的一项选择,这组对比衡量的是整个模型的结果。
  3. 先说话后动作的模板排布:在聊天模板中,当助手的回复同时包含自然语言和工具调用时,模板将解释性文字置于工具调用之前。这使得智能体在触发耗时工具前,能先向用户口头说明(例如“正在为您查询今天的天气…”),再发出调用指令,让对话中的确认和实际动作衔接起来。

官方还测试了游戏里的铁匠商人 NPC:玩家提出想要一把金斧,NPC 要求收取两颗钻石;玩家先交付一颗后,NPC 明确要求补足第二颗,待两颗钻石收齐后,再自主调用工具查询合成配方、取用材料、制作金斧并交付给玩家。在这条执行链中,模型负责输出工具调用请求,外部宿主应用在本地执行对应的真实 API,并将执行结果与新状态回传给模型,模型再基于最新依据推进下一步动作与对话,保持完整的请求与执行闭环。

先核对付款,再继续制作。
玩家先给一颗钻石,铁匠要求补齐第二颗;补齐后才取材料、制作并交付金斧。来源:NVIDIA 官方演示,约 33 秒,无音轨。

本地部署跑得有多快?首字延迟与生成速度表现

评估本地助手的响应速度,必须将首字延迟(TTFT,Time to First Token)与生成吞吐率(TPS,Tokens Per Second)分开分析。前者主要受读取输入的“预填充”阶段影响,后者衡量逐步生成内容的“解码”阶段。

首字延迟是指从用户请求进入模型到吐出第一个 Token 的时间,它主要受预填充阶段的计算影响,但并不等同于语音交互中“用户说完到音箱开始发声”的端到端整体延迟(端到端还包含语音识别与音频传输等环节)。生成吞吐率则代表进入解码阶段后,模型每秒能生成多少个 Token。在硬件测试中,32K 缓存指已经缓存的上下文,2K 为本轮新输入,256 为本轮输出;两组负载测试的多项条件不同,不能把两组差值全部归因于缓存长度。

同一个模型,多久开始回复?

四条横线使用同一时间刻度:越短,首个 token 来得越早。数字均为 NVIDIA 测量值。

当前:无缓存,3K 输入、50 输出。两组负载同时改变了缓存、新输入与输出长度。

0 秒6.5 秒
RTX 507012GB
0.548 秒首字等待占用 3.5 GB133.4 tokens/s
RTX Spark32GB
0.930 秒首字等待占用 3.1 GB67.0 tokens/s
Jetson AGX Orin32GB
3.687 秒首字等待占用 4.2 GB24.0 tokens/s
Jetson Orin Nano8GB
5.785 秒首字等待占用 4.2 GB15.5 tokens/s

Q4_K_M · llama.cpp CUDA · 单会话。TTFT 从模型请求计时,不含语音识别和语音合成。占用是官方表中的显存指标;Jetson 使用共享内存,容量减去模型占用不代表其他应用的实际可用内存。

端侧硬件上的真实时延与显存占用表现。
数据基于官方 AIPerf 在 llama.cpp(CUDA,Q4_K_M)下测定。长上下文指 32K 缓存搭配 2K 输入与 256 输出。

以官方在 Q4_K_M 量化下的基准数据为例:

  • 在桌面级独立显卡 RTX 5070(12GB) 上,面对 3,000 Token 的标准输入,TTFT 为 548 毫秒,TPS 达到 133.4 tok/s。
  • 但在算力受限的嵌入式边缘设备 Jetson Orin Nano(8GB) 上,处理相同的 3,000 Token 输入,首字延迟升至 5,785 毫秒(近 5.8 秒),解码速率为 15.5 tok/s。

这一同负载对比表明:在算力较低的边缘设备上,面对较长的系统设定与历史上下文,预填充阶段带来的首字延迟会显著拉长用户的等待时间,需要开发者重点控制输入长度。

为了在生成阶段提高解码吞吐,该模型配套发布了基于 DFlash 架构的并行投机采样草稿模型(DFlash Parallel Drafter)。投机采样让小草稿模型先快猜下一串内容、主模型集中检查、采用通过的部分,一次性敲定多个 Token,从而减少了主模型逐个生成的次数。这个草稿模型有 5 层 Transformer,单次前向传播能同时预测 7 个候选 Token,再由主模型并行验证,验证过程严格保持主模型的原始概率分布。

在加速效果上,准确对应的测试基线如下:

  • 在 RTX PRO 6000 上运行 BF16 NIM 服务、开启思考且并发为 1 时,配合 DFlash 的单用户解码速率提升至无投机采样基线的 2.74 倍(从 124.7 tok/s 提升至 341.2 tok/s);
  • 在 RTX 5070 上以 batch size 1 测试 SPEED-Bench coding 子集时,两款目标模型均采用 Q4_K_M 量化,Bolt 搭配 BF16 DFlash 草稿模型,其生成吞吐率达到 272.6 tok/s,相比 Gemma-4-E4B-it 官方自带的 MTP 方案(225.9 tok/s)提升了 21%(达到 1.21 倍)。这与前文 133.4 tok/s 属于不同的测试设置,两者不能混淆。

DFlash 加快的是后续生成。在上述 NIM 测试设置中,首字延迟的变化不足 100 毫秒;输入很长时,读取输入的等待仍然需要单独解决。


它能看懂图片、听懂语音吗?多模态与跨语言能力实测

Bolt 继承了 Gemma 4 的看图、听音频能力,但具体能用哪些输入,还取决于部署方式:官方基础 GGUF 模型卡上的输入输出标注为 Text / text,但官方 NIM BF16 微服务原生支持文本、图像与音频输入;在 Unsloth 仓库中,也提供了配套的 mmproj 附加文件供多模态工具加载。看图需要匹配的模型文件与运行工具,加载文本 GGUF 并不等于已经接好了视觉输入。

继承的能力也出现了不同方向的变化:

  1. 视觉理解出现了退化:Gemma-4-E4B 底座本身具备多模态能力,但在纯文本强化学习后训练过程中,视觉编码器与语言模型之间出现了对齐漂移。评测表明其视觉指标相比 Gemma-4-E4B-it 出现退化:在开启思考模式下,文档识别基准 OmniDocBench 1.5 指标(越低越好)从 0.21 升至 0.42;多学科视觉理解 MMMU-Pro Vision 从 47.63 降至 42.02,MathVision 从 48.29 降至 46.25。团队尝试单独训练视觉编码器,仍未见明显改善。
  2. 音频理解能力有所提升:在开启思考模式下,Bolt-E4B 在单轮语音基准 VoiceBench 上评分为 80.30(高于底座的 78.20);在多轮语音评测 Audio MultiChallenge 上达到 25.22(高于底座的 19.03)。两款模型均支持最长 30 秒的语音输入,由于 AudioMC 中有超过 50% 的对话包含超出 30 秒的回合,评测成绩受到每轮 30 秒语音输入上限的限制,未覆盖完整未截断的对话。这些分数衡量听懂语音输入;把回答念出来仍需要语音合成。
  3. 机器人演示中的感知与动作分工:在官方公布的 Reachy Mini 桌面机器人演示中,实时环境视觉理解由 NVIDIA Cosmos 3 Edge 负责。Bolt-E4B 接收 Cosmos 传来的感知结果,负责组织对话逻辑,并调用机器人既有动画库中的动作脚本驱动身体反应。两个模型在 Jetson Orin Nano 8GB 上本地协作。
  4. 跨语言表现的取舍:这次后训练使用英文数据,但 WMT24++ 评测显示其机器翻译质量总体得以保留;而在多语言知识与推理(MMLU-ProX)上出现了小幅但一致的下滑。在开启思考模式下,其中文 MMLU-ProX 得分为 65.17,相比底座 Gemma-4-E4B-it(66.78)低了 1.61 分(非思考模式为 63.32,低 1.12 分)。
Reachy Mini 的本地协作演示。
Cosmos 3 Edge 负责环境感知,Bolt 接收感知结果,组织对话并调用既有动画。两者运行于 Jetson Orin Nano 8GB。来源:NVIDIA,约 25 秒,无音轨。

各项基准测试表现:它擅长什么,又不适合什么?

NVIDIA 报告的“比 Nano 4B 平均提升约 40%”,覆盖 21 项基准;推文配图里的 70.2 分,来自其中 6 项任务的 Q4_K_M 平均成绩,图中的首字速度在 RTX 5090 上测量,输入约 3,000 个 token、输出约 50 个。70.2 不能当作手机上的速度或通用能力总分。

成绩由 NVIDIA 在统一的 NeMo-Gym 框架下测得,适合用来观察同条件比较;Brevity Benchmark 和 When2Call-MT 尚未公开。

下图六项测试的思考模式并不完全相同:RULER 在 BF16 与 Q4_K_M 两种精度下均关闭显式思考,其余五项则开启思考。关闭思考能够直接给出答复,但也伴随具体任务上的准确率取舍——例如在 BF16 下,关闭思考后 When2Call-MT 得分由 63.36 降至 51.25,Tau2-Bench 由 55.10 降至 34.34。在全部 21 项基准中,Bolt 的非思考模式仍在同组对手中取得 14 项最高或并列最高分;是否关闭,应结合任务所需的正确率来决定。

基准评测能力拆解与精度对比
评测精度:

评测条件:RULER 关闭思考,其余五项开启思考;BF16 与 Q4_K_M 均沿用各项设置。上方开关只切换权重精度,不切换思考模式。

IHEval (系统与用户指令冲突)评测模式:开启思考
测试当用户输入恶意推翻系统 Prompt 规则时,模型能否坚守系统指令层级。
Bolt-E4B
84.8
Gemma4-E4B
67.0
Qwen3.5-4B
60.6
Nano-4B
51.3
When2Call-MT (工具调用决策)评测模式:开启思考
多轮对话中判断何时调用工具、澄清信息、直接回答,或因缺少工具而拒绝。
Bolt-E4B
63.4
Gemma4-E4B
62.9
Qwen3.5-4B
37.8
Nano-4B
27.7
Tau2-Bench (多轮真实业务任务)评测模式:开启思考
通过多轮客服对话与工具操作完成业务任务,考查是否能跟上变化的状态。
Bolt-E4B
55.1
Gemma4-E4B
38.5
Qwen3.5-4B
75.1
Nano-4B
29.2
Brevity Bench (对话精炼度)评测模式:开启思考
回答质量与简洁度的平均分;长度测量排除思考 token,短回答也须有质量。
Bolt-E4B
82.5
Gemma4-E4B
80.0
Qwen3.5-4B
75.3
Nano-4B
73.6
RelyToolBench (抗工具幻觉与错误恢复)评测模式:开启思考
当工具返回错误或误导性参数时,模型抗幻觉与修正调用的通过率。
Bolt-E4B
63.2
Gemma4-E4B
61.6
Qwen3.5-4B
43.4
Nano-4B
41.2
RULER 64K (长文本检索与推理)评测模式:关闭思考
在 64K 上下文大海捞针多跳检索中定位信息并正确输出答案的准确率。
Bolt-E4B
87.0
Gemma4-E4B
86.6
Qwen3.5-4B
95.1
Nano-4B
91.5
六项总览 · BF16:Bolt 的 IHEval 84.8 高于 Gemma 67.0;When2Call 63.4 与 Gemma 62.9 接近。Tau2 55.1 低于 Qwen 75.1;RULER 87.0 低于 Qwen 95.1。
Nemotron-3.5-Bolt-E4B 与同级开源 4B 模型的关键基准横向对比。
数据源自技术报告 Table 3(BF16)与 Table 5(Q4_K_M),采用 NeMo-Gym 同一评估管线测定。当前对比的六项指标中,RULER 在两种精度下均关闭思考模式,其余五项均开启思考模式。

1. 突出优势:规则遵守与工具判断

  • 系统指令冲突遵守(IHEval BF16 84.79 / Q4_K_M 82.40):在系统预设与用户指令发生冲突或恶意诱导测试中,Bolt-E4B 对系统规则的遵守表现明显好于底座 Gemma-4-E4B-it(BF16 67.04 / Q4 66.61)与 Qwen3.5-4B(BF16 60.57 / Q4 62.87)。这说明它更能坚持预设规则,但仍会出现遵守失败。
  • 跨轮约束与角色身份保持:在连续多轮交互中持续遵循规则并维持角色设定,对本地交互式 Agent 尤为关键。在开启思考模式下,测试多轮上下文指令与约束一致性的 MultiChallenge(BF16)中,Bolt-E4B 达到 53.10 分(底座 Gemma-4-E4B-it 为 42.08);在角色阅读理解与人设依从基准 RoleMRC(BF16)上,Bolt-E4B 达到 80.63 分(底座为 74.62)。这两项结果说明,相比底座,它更善于记住多轮约束、按给定身份回应;这与能否体察情绪是不同的能力。
  • 调用时机把控(When2Call-MT BF16 63.36 / Q4_K_M 60.50):相比 Qwen3.5-4B(BF16 37.85 / Q4 42.88),Bolt-E4B 能更稳定地判断何时直接作答、何时应触发外部工具、何时向用户反问澄清,与底座 Gemma-4-E4B-it(BF16 62.90 / Q4 61.12)表现相当。
  • 回答精简度(Brevity Benchmark BF16 82.52 / Q4_K_M 82.84):在保留核心回答信息的前提下,其表达比底座 Gemma-4-E4B-it(BF16 79.99 / Q4 78.49)与 Qwen3.5-4B(BF16 75.35 / Q4 75.17)更为简练。
  • 工具防带偏能力(RelyToolBench BF16 63.16 / Q4_K_M 69.29):当调用的外部 API 返回虚假或错误字段时,模型抗干扰并纠正执行的能力明显强于 Qwen3.5-4B(BF16 43.35 / Q4 38.34)。
  • 资料检索依据与事实选择:从检索资料中提取有据事实不同于工具异常时的抗干扰。比如本地助手在读取设备手册或本地知识库后,需要准确基于提供的内容作答,避免脱离材料编造。在开启思考模式下,衡量依凭检索材料生成事实的 GaRAGe(BF16)中,Bolt-E4B 达到 42.61 分,高于底座 Gemma-4-E4B-it 的 34.73 分;而在辨别无依据陈述的 RAGTruth(BF16)上,Bolt-E4B(77.59)相比底座(76.97)改善幅度较小,回答仍可能出现缺少依据的说法。

2. 明显短板:复杂多步任务与长文检索

  • 复杂多步骤客服任务(Tau2-Bench BF16 55.10 / Q4_K_M 52.32):在包含用户状态迁移与退改签等复杂多步骤客服任务中,Bolt-E4B 虽高于底座 Gemma-4-E4B-it(BF16 38.50 / Q4 38.72),但明显落后于 Qwen3.5-4B(BF16 75.06 / Q4 61.74),在多步规划任务上显得吃力。
  • 超长文本检索(RULER 64K BF16 86.99 / Q4_K_M 85.76):在 64K 满上下文的精确信息定位中,得分与底座 Gemma-4-E4B-it(BF16 86.55 / Q4 86.14)接近,但低于 Qwen3.5-4B(BF16 95.15 / Q4 95.37),也落后于前代 Nano 4B(BF16 91.51 / Q4 91.31)。面对长文档的密集检索并不是它的强项。
  • 情绪理解与共情(EQ-Bench v3 BF16 39.40 / Q4_K_M 38.15):该项评估在关闭思考模式下进行,得分略低于底座 Gemma-4-E4B-it(BF16 41.17 / Q4 39.77),但高于 Qwen3.5-4B(BF16 32.92 / Q4 32.07)。

如何上手体验与调用模型?

在下载或配置模型时,需注意认准 E4B 规格,避免误下载同系列中体积大得多的 74B 规格(如 74B-A9B 权重超过 20GB,需要完全不同的硬件配置)。

1. 图形化试用(Unsloth Desktop)

适合希望在 Mac、Windows 或 Linux 上直接进行本地对话体验的用户:

  • 打开 Unsloth Desktop 应用,进入 Model Hub。
  • 搜索 Nemotron 3.5 Bolt,在列表中明确选择 E4B 规格(如 NVIDIA-Nemotron-3.5-Bolt-E4B-UD-Q4_K_XL.gguf)。
  • 初次体验时,可将上下文长度设置为 4,096 或 8,192 Token 作为短上下文的尝试起点,根据实际硬件显存表现再逐步调整,而非所有设备都能直接满足长上下文运行。

2. 开发者部署参考

具备 NVIDIA GPU 的 Linux 开发者,可直接参考官方 Hugging Face 模型卡(nvidia/NVIDIA-Nemotron-3.5-Bolt-E4B-4GB)与 NIM 指南获取容器部署方法。在启动服务时,应根据实际显存合理设置上下文窗口大小,避免因直接设置 64K 上下文而造成内存耗尽。

3. 核心调用参数与模式控制

通过 API 客户端调用时,需注意官方推荐的设置与特有参数:

  • 采样参数:官方推荐在开启和关闭思考模式下,均保持 temperature=1.0 与 top_p=0.95。
  • 对话模式(conversational_mode):在调用中传递 chat_template_kwargs={"conversational_mode": True},模板会在系统提示中加入简短、少用复杂排版格式的口语化指令,而非强制剔除所有格式;该开关与思考模式相互独立,可自由组合搭配。
  • 思考模式控制(enable_thinking):通过 chat_template_kwargs={"enable_thinking": False} 可关闭显式思考过程直接输出回答,但这只代表不输出思考链条,并不意味着底层完全不做推理;若需设置思考 Token 预算上限,--reasoning-budget 仅为 llama.cpp 的 llama-server 启动选项,NIM 则通过请求级的 thinking_token_budget 参数控制。硬性上限会直接截断思考过程,需要结合具体任务进行验证,语音识别、工具执行等其他环节的延迟仍需另外处理。
  • 开源协议说明:模型权重遵循 OpenMDW-1.1 协议,官方模型卡注明可用于商用或非商用场景;底座 Gemma-4 虽然采用 Apache 2.0 协议,但本次后训练权重需遵守 OpenMDW-1.1 条款,使用本次权重时应按其标注协议处理。

Nemotron-3.5-Bolt-E4B 4GB 将重心放在了端侧有限资源下的本地助手与受控交互场景。它在精简回答长度、执行多轮工具操作和遵守系统指令层级上表现突出,适合需要快速反应的桌面伴侣、车载语音或机器人动作调度任务;而在超长文本检索与复杂多步业务规划上仍有明显短板。在实际落地时,开发者仍需根据自身设备的延迟承受力与具体任务需求,进行实际的测试与选择。

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