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ART:用於高效大語言模型解碼的注意力運行時終止技術

文章摘要

大語言模型在長上下文解碼時面臨內存帶寬瓶頸,因為需要頻繁訪問龐大的鍵值(KV)緩存。現有方法多在解碼前進行基於鍵的剪枝,但忽視了注意力輸出同時依賴鍵和值。本文提出注意力運行時終止(ART),一種輕量級機制,在內核執行過程中動態跟蹤累積的注意力輸出,當後續貢獻可忽略時提前終止KV塊訪問。ART與現有基於鍵的方法正交,可無縫集成。在LongBench基準測試中,大批量下生成吞吐量提升20%,且精度相當。

來源arXiv Computational Linguistics作者: Chen Qiu, Guozhong Li, Panos Kalnis
ART:用於高效大語言模型解碼的注意力運行時終止技術
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在大型語言模型(LLM)的實際應用中,長上下文解碼一直是一個關鍵挑戰。隨着上下文長度的增加,模型需要頻繁訪問龐大的鍵值(KV)緩存,這嚴重受限於內存帶寬,導致生成速度大幅下降。現有的KV緩存管理方法大多采用解碼前基於鍵的剪枝策略,但這些方法忽略了注意力輸出實際上同時依賴於鍵和值的事實。如果在剪枝時納入值,會引入難以承受的額外計算開銷。

針對這一困境,來自研究機構的陳秋、李國忠和Panos Kalnis提出了注意力運行時終止(Attention Run-time Termination,ART)機制。ART是一種輕量級的運行時方法,它在內核執行過程中持續監控累積的注意力輸出。當檢測到後續KV塊的貢獻變得微乎其微時,ART會提前終止對這些塊的訪問,從而節省寶貴的內存帶寬。這種設計使得ART與現有的基於鍵的剪枝方法完全正交,因此可以無縫集成到任何現有的推理系統中,而無需對模型架構進行任何修改。

研究團隊在LongBench基準測試上對ART進行了全面評估。實驗結果表明,在大批量處理場景下,ART相比當前最先進的基線方法實現了20%的生成吞吐量提升,同時保持了幾乎一致的準確率。這一顯著改進驗證了ART在保持模型質量的同時,能夠大幅加速解碼過程。

ART的提出為大語言模型的高效長上下文推理開闢了新的方向。其輕量級特性和易於集成的優勢,使其有望成為未來LLM推理系統中不可或缺的一部分。該論文已提交至arXiv(編號:2606.00024),並公開了完整的代碼和數據,供研究者復現和進一步探索。

展開要點與分析

文章情報

工程師進階

要點

  • ART是一種輕量級運行時機制,通過動態跟蹤注意力輸出來終止不必要的KV緩存訪問。
  • 與現有基於鍵的KV緩存管理方法正交,無需修改模型即可集成。
  • 在LongBench基準測試中,大批量下生成吞吐量提升20%,且精度幾乎無損失。
  • 該方法有效緩解了長上下文解碼中的內存帶寬瓶頸問題。

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