River-LLM:基于 KV 共享的大模型无感早退方案

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

River-LLM 提出一种无需训练的 decoder-only 大模型早退框架,通过 KV 共享消除 KV-cache 缺口,在无损质量的前提下实现 1.71–2.16 倍推理加速。

大语言模型(LLM)在各领域表现卓越,却受限于高昂推理延迟。早退(Early Exit)通过动态跳过冗余层加速推理,成为热门方向。然而,在 decoder-only 架构中,被跳层无法为后续 token 提供历史 KV 状态,导致“KV 缓存缺失”瓶颈。既有方案如重算或掩码,要么带来显著延迟,要么精度骤降,难以将理论层数缩减转化为实际墙钟加速。 本文提出 River-LLM,一个无需训练的 token 级无缝早退框架。River-LLM 引入轻量级“KV-Shared Exit River”,在早退过程中自然生成并保存主干缺失的 KV 缓存,省去昂贵恢复操作。同时,利用 decoder 块内状态转移相似度预测累积 KV 误差,指导精准退出决策。 在数学推理与代码生成任务上的大量实验表明,River-LLM 可实现 1.71–2.16 倍实际加速,同时保持高生成质量。
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来源:https://huggingface.co/papers/2604.18396

摘要

River-LLM 通过 KV 共享机制,在仅解码器 LLM 中实现 token 级早退,既保留历史状态又零延迟开销。

大语言模型(LLM)在诸多领域表现卓越,却受限于高推理延迟。Early Exit 通过动态跳过冗余层加速推理,但在仅解码器架构中,因“KV 缓存缺失”问题效率骤降:被跳过的层无法为后续 token 提供必要历史状态。现有方案如重算或掩码,要么带来显著延迟,要么精度骤降,难以把理论层数缩减转化为真实墙钟加速。本文提出 River-LLM,一个无需训练的框架,实现 token 级无感早退。River-LLM 引入轻量级“KV 共享退出通道”,在退出过程中自然生成并保存主干缺失的 KV 缓存,省去昂贵恢复操作。此外,我们利用解码块内的状态转移相似性预测累积 KV 误差,指导精准退出决策。在数学推理与代码生成任务上的大量实验表明,River-LLM 在保持高生成质量的同时,实现 1.71–2.16 倍的实际加速。

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