Attention升级面

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1.传统Attention 存在哪些问题?

  • 传统Attention存在上下文长度约束问题;
  • 传统Attention速度慢,内存占用大;

2. Attention优化方向?

  • 提升上下文长度
  • 加速、减少内存占用

3.Attention 变体有哪些?

  • 稀疏 attention。将稀疏偏差引入 attention 机制可以降低了复杂性;
  • 线性化 attention。解开 attention 矩阵与内核特征图,然后以相反的顺序计算 attention 以实现线性复杂度;
  • 原型和内存压缩。这类方法减少了查询或键值记忆对的数量,以减少注意力矩阵的大小;
  • 低阶 self-Attention。这一系列工作捕获了 self-Attention 的低阶属性;
  • Attention 与先验。该研究探索了用先验 attention 分布来补充或替代标准 attention;
  • 改进多头机制。该系列研究探索了不同的替代多头机制。

4. Multi-Query Attention篇

4.1 Multi-head Attention 存在什么问题?

  • 训练过程:不会显著影响训练过程,训练速度不变,会引起非常细微的模型效果损失;
  • 推理过程:反复加载 巨大 的 KV cache , 导致 内存开销大,性能是内存受限;

4.2 介绍一下 Multi-Query Attention?

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4.3 对比一下 Multi-head Attention 和 Multi-Query Attention?

  • Multi-head Attention:每个注意力头都有各自的query、key和value。
  • Multi-query Attention: 在所有的注意力头上共享key和value。

image.png Falcon、PaLM、ChatGLM2-6B都使用了Multi-query Attention,但有细微差别。

  • 为了保持参数量一致,
    • Falcon: 把隐藏维度从4096增大到了4544。多余的参数量分给了Attention块和FFN块
    • ChatGLM2: 把FFN中间维度从11008增大到了13696。多余的参数分给了FFN块

4.4 Multi-Query Attention 这样做的好处是什么?

  • 减少 KV cache 的大小,减少显存占用,提升推理速度。

4.5 有哪些模型 是 使用 Multi-Query Attention?

  • 代表模型:PaLM、ChatGLM2、Falcon等

5 Grouped-query Attention

5.1 什么是 Grouped-query Attention?

Grouped有哪些大模型使用 Grouped-query Attention? query attention: 介于multi head和multi query之间,多个key和value。

5.2 有哪些大模型使用 Grouped-query Attention?

ChatGLM2,LLaMA2-34B/70B使用了Grouped query attention。

6 FlashAttention

  • 核心:用分块softmax等价替代传统softmax
  • 优点:节约HBM,高效利用SRAM,省显存,提速度
  • 代表模型:Meta推出的开源大模型LLaMA,阿联酋推出的开源大模型Falcon都使用了Flash Attention来加速 计算和节省显存
  • 关键词:HBM、SRAM、分块Softmax、重计算、Kernel融合。

7 并行 transformer block

用并行公式替换了串行,提升了15%的训练速度。 在8B参数量规模,会有轻微的模型效果损失;在62B参数量规模,就不会损失模型效果 Falcon、PaLM都使用了该技术来加速训练

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