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ART:面向高效大语言模型解码的注意力运行时终止机制

文章摘要

本文提出注意力运行时终止(ART)机制,通过在核函数执行期间跟踪累积的注意力输出,当后续贡献可忽略时提前终止KV块访问,从而在不损失精度的前提下将大批量生成吞吐量提升20%。

来源arXiv Computational Linguistics作者: Chen Qiu, Guozhong Li, Panos Kalnis
ART:面向高效大语言模型解码的注意力运行时终止机制
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大语言模型(LLM)在处理长上下文解码时,往往受限于一个关键瓶颈:为了取回庞大的键值(KV)缓存,需要消耗巨大的内存带宽。围绕这一痛点,arXiv 上编号为 2606.00024 的论文《ART: Attention Run-time Termination for Efficient Large Language Model Decoding》提出了一种名为“注意力运行时终止”(Attention Run-time Termination,简称 ART)的轻量级机制。该论文由 Chen Qiu、Guozhong Li 和 Panos Kalnis 撰写,于 2026 年 4 月 15 日提交,归入计算与语言(cs.CL)类别。

研究团队首先指出现有方法的局限。目前大多数 KV 管理方案在解码前依赖“仅基于键(key-only)”的剪枝策略,也就是说它们在筛选缓存块时只看键而忽略值。然而已有证据表明,注意力输出实际上同时取决于键与值,二者共同决定最终结果。问题在于,若把值也纳入筛选流程,现有方法会引入难以承受的额外开销,因此实践中往往退而求其次,只对键做处理。

ART 的设计思路正是绕开这一权衡。它是一种在核函数(kernel)执行期间运行的运行时机制,会持续跟踪累积的注意力输出。当模型处理到某个阶段、后续 KV 块对结果的贡献已经变得微不足道时,ART 便终止对这些块的访问,从而省去不必要的内存读取。由于判断依据是实际累积的注意力输出而非静态的键特征,ART 能够在不显著增加开销的前提下兼顾键与值的影响。

论文强调,这一机制与现有的基于键的 KV 缓存管理方法“正交”,即两者并不冲突,可以无缝集成。这意味着 ART 并非要取代已有的剪枝或缓存压缩方案,而是可以作为一层附加优化叠加其上,进一步提升效率。

在实验部分,作者使用 LongBench 基准进行了评测。结果显示,在大批量(large batch size)场景下,ART 相比当前最先进的基线方法实现了 20% 更高的生成吞吐量,同时保持了可比的准确率。这一结果表明,运行时终止策略在提升长上下文解码效率方面具有实际价值。

从时间线看,该论文于 2026 年 4 月 15 日 06:55:14 UTC 提交第一版(v1),文件大小约 732 KB,并提供 PDF、实验性 HTML 以及 TeX 源码等多种访问形式,遵循 arXiv 的许可条款。该工作属于计算与语言领域的预印本,可通过 DOI 10.48550/arXiv.2606.00024 引用。

总体而言,ART 的核心贡献在于将缓存访问的终止决策从解码前的静态剪枝,转变为核函数执行中的动态判断,并以累积注意力输出作为终止信号。这一思路既回应了“键与值应共同考虑”的理论观察,又避免了过去因纳入值而导致的过高开销,为长上下文 LLM 的高效解码提供了一种可与既有方法叠加的补充手段。

展开要点与分析

文章情报

工程师进阶

要点

  • ART是一种轻量级运行时机制,可与现有的基于键的KV缓存管理方法正交集成。
  • 在LongBench基准测试中,大批量场景下生成吞吐量比最先进基线提升20%,精度保持相当。
  • 该方法弥补了仅依赖键剪枝的不足,将值的影响纳入运行时决策而无需额外开销。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。