First Passage Attention

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

提出 First Passage Attention(FPA),用路径极值替代单调衰减累积,从而在压缩 KV 缓存的同时实现完美的长程检索;在 110M 语言模型上以约 25% 缓存达到 8 倍训练长度的 passkey 检索。

用遗忘门增强 softmax 注意力,通常依赖于沿 key--query 路径对衰减贡献求和。由于这种累积是单调的,这些机制无法在保留更早的、具有结构性意义的 token 的同时,选择性地擦除中间上下文。我们提出 First Passage Attention(FPA),它将路径求和转为路径极值:根据所学习的标量场在中间跨度上低于该 key 水平的最深下探幅度,按比例降低该 key 的 logit。FPA 将 Forgetting Transformer(FoX)作为特例纳入其中;当标量场与各水平遵循共享的可学习游走时,logit 未受惩罚的存活 key 自然构成一个栈。我们证明,维度恒定的 FPA 头可以实现由后续下探所保留下来的任意 key 子集,而带有位置偏置或 token 级遗忘门的 softmax 头,则需要与 key 数量成线性关系的头维度。在合成实验中,单层 FPA 头收敛到这些目标集合,而可比的 softmax 与 FoX 基线在所有随机种子上均告失败。扩展到 110M 参数的语言模型后,FPA 在困惑度上与 FoX 持平,并且独一无二地在 8 倍训练长度处实现完美的 passkey 检索,即使其 key--value 缓存已被压缩到约 25%。
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来源:https://huggingface.co/papers/2610.22714

摘要

First Passage Attention 用路径极值取代了单调衰减累积,从而有选择地保留较早的上下文,实现在压缩缓存下的完美长程检索。

为 softmax 注意力(https://huggingface.co/papers?q=softmax%20attention)添加遗忘门(https://huggingface.co/papers?q=forget%20gates)的方法通常依赖于沿键-查询路径对衰减贡献进行求和。由于这种累积是单调的,这些机制无法在保留较早的、结构上相关的 token 的同时选择性地擦除中间上下文。我们提出了 First Passage Attention(https://huggingface.co/papers?q=First%20Passage%20Attention)(FPA),它将路径求和转变为路径极值——将一个键的 logit 按照其上学习到的标量场(https://huggingface.co/papers?q=scalar%20field)在中间跨度内低于该键水平的最深下探幅度进行降低。FPA 将 Forgetting Transformer(https://huggingface.co/papers?q=Forgetting%20Transformer)(FoX)作为特例包含在内;当场和水平遵循共享的学习路径时,logit 未受惩罚的存活键自然形成一个栈(https://huggingface.co/papers?q=stack)。我们证明,常数维度的 FPA 头可以实现后续下探所留下的任意存活键子集,而带有位置偏置或 token 级遗忘门(https://huggingface.co/papers?q=forget%20gates)的 softmax 头则需要头维度(https://huggingface.co/papers?q=head%20dimension)与键的数量成线性关系。在合成实验中,单层 FPA 头收敛到这些目标集合,而相当规模的 softmax 和 FoX 基线在每个种子上均失败。扩展到 1.1 亿参数的语言模型后,FPA 在困惑度上与 FoX 持平,并且是唯一在训练长度 8 倍的情况下实现完美 passkey 检索(https://huggingface.co/papers?q=passkey%20retrieval)的方法,即使其键值缓存被压缩至约 25%。

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