KV 位移注意力增強語言建模

KV Shifting Attention Enhances Language Modeling

November 29, 2024
作者: Mingyu Xu, Wei Cheng, Bingning Wang, Weipeng Chen
cs.AI

摘要

目前的大型語言模型主要基於僅解碼結構的Transformer,具有強大的上下文學習(ICL)能力。一般認為其ICL能力的重要基礎是感應頭機制,該機制至少需要兩層注意力。為了更有效地實現模型感應的能力,我們重新審視了感應頭機制並提出了KV位移注意力。我們在理論上證明了KV位移注意力降低了模型對感應頭機制深度和寬度的要求。我們的實驗結果表明,KV位移注意力有助於學習感應頭和語言建模,從玩具模型到具有超過10 B參數的預訓練模型,均可實現更好的性能或更快的收斂。
English
The current large language models are mainly based on decode-only structure transformers, which have great in-context learning (ICL) capabilities. It is generally believed that the important foundation of its ICL capability is the induction heads mechanism, which requires at least two layers attention. In order to more efficiently implement the ability of the model's induction, we revisit the induction heads mechanism and proposed a KV shifting attention. We theoretically prove that the KV shifting attention reducing the model's requirements for the depth and width of the induction heads mechanism. Our experimental results demonstrate that KV shifting attention is beneficial to learning induction heads and language modeling, which lead to better performance or faster convergence from toy models to the pre-training models with more than 10 B parameters.

Summary

AI-Generated Summary

論文概述

本文提出了KV移位注意力機制,以改進大型語言模型的誘導能力。通過解耦鍵和值,該機制減少了模型深度和寬度的要求,使單層Transformer能夠有效執行誘導任務。實驗結果表明,KV移位注意力在語言建模和誘導頭學習方面均表現更好。

核心貢獻

  • 提出KV移位注意力機制,改進大型語言模型的誘導能力。
  • 解耦鍵和值,降低模型深度和寬度的要求,使單層Transformer能有效執行誘導任務。
  • 在語言建模和誘導頭學習方面,KV移位注意力表現更好或收斂更快。

研究背景

本研究針對大型語言模型的誘導能力進行改進,傳統Transformer存在對誘導頭機制深度和寬度要求高的問題。KV移位注意力通過解耦鍵和值,減少了這些要求,提高了模型的效率和性能。

研究缺口

  • 傳統Transformer對誘導頭機制的要求高,需要多層注意力。
  • 現有解決方案在誘導能力和語言建模方面仍有改進空間。

技術挑戰

  • 提高模型的誘導能力,降低對深度和寬度的要求。
  • 實現更有效的語言建模和誘導頭學習。

先前方法

  • 傳統Transformer結構存在對誘導頭機制深度和寬度要求高的問題。
  • 其他方法尚未完全解決誘導能力和語言建模的效率和性能問題。

方法論

本文方法包括動機、KV移位注意力分析、大型語言模型實驗和相關工作總結。

理論基礎

  • KV移位注意力機制的理論基礎在於解耦鍵和值,降低模型對深度和寬度的要求。

技術架構

  • KV移位注意力機制的系統設計包括對注意力機制的調整,以提高誘導能力和語言建模效果。

實現細節

  • 具體算法、方法和工具的實現細節,包括KV移位注意力的Pytorch代碼。

創新點

  • KV移位注意力機制的技術優勢,包括提高誘導能力、語言建模效果和模型性能。

實驗驗證

本文通過具體實驗來驗證KV移位注意力機制的有效性。

實驗設置

  • 包括具體配置、參數設置和數據集等實驗細節。

評估指標

  • 精確的評估標準和指標,用於評估模型的性能。

實驗結果

  • 包括定量和定性結果,展示KV移位注意力機制在不同實驗設置下的表現。

比較分析

  • 與基線模型的詳細比較,顯示KV移位注意力機制的優勢和改進之處。

影響與啟示

本文研究對於語言模型和誘導能力的影響和啟示。

關鍵發現

  • KV移位注意力機制在語言建模和誘導頭學習方面表現更好。

限制

  • 對於多層Transformer等複雜模型的應用仍存在挑戰。

未來方向

  • 未來研究可以探索更複雜的模型和更有效的誘導能力方法。

實際意義

  • KV移位注意力機制在實際應用中具有潛在的重要性和價值。

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