通过方向分解解析Transformer中的表示演化

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摘要

本文将Transformer表示更新分解为平行和垂直分量,以研究演化几何,并将其与编辑鲁棒性、压缩诊断和训练改进联系起来。

Transformer表示通过学习的加法变换演化,这些变换要么保持当前方向,要么改变方向。我们将这种演化视为一种功能几何,将学习到的更新分解为平行和垂直分量。在预训练模型中,我们发现除了残差恒等路径外,还有大量的平行分量。然后,我们在两个空间中应用这种分解:相对于隐藏状态的注意力和MLP更新,以及相对于当前令牌值的注意力值聚合。针对性编辑揭示了强烈的空间依赖性不对称:排除自身值空间的平行操作比残差空间和垂直对应操作明显更鲁棒,它保留了直接的自身消息,同时仅缩放非自身聚合。相同的分解提供了压缩引起的更新错误的分量分辨率描述:垂直错误比平行错误更清晰地分离压缩方法。大量实验进一步证明,在从头预训练期间进行全聚合平行抑制可以降低验证损失轨迹并改善下游平均性能,其中值空间变体最强。总之,这些结果将表示几何与编辑鲁棒性、压缩诊断和训练时干预联系起来。代码可在[项目仓库](https://github.com/Shwai-He/Transformer-Geometry)中获取。
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摘要

Transformer的表征通过学习到的加性变换演化,这些变换要么保持当前方向,要么改变其方向。我们将这种演化视为一种功能几何,将学习到的更新分解为平行分量和垂直分量。跨预训练模型,我们发现除了残差恒等路径之外,还存在大量的平行分量。随后,我们在两个空间中应用此分解:针对隐藏状态的注意力和MLP更新,以及针对当前令牌值的注意力值聚合。定向编辑揭示了强烈的空间依赖不对称性:排除自身值空间平行操控比残差空间和垂直操控更稳健,在仅缩放非自身聚合的同时保持直接自身消息。同样的分解为压缩引起的更新误差提供了分量解析描述:垂直误差比平行误差更清晰地区分压缩方法。大量实验进一步表明,在从零开始的预训练过程中抑制完整聚合平行分量能降低验证损失轨迹并改善下游平均性能,其中值空间变体效果最强。这些结果共同将表征几何与编辑稳健性、压缩诊断和训练时干预联系起来。代码可在项目仓库获取:https://github.com/Shwai-He/Transformer-Geometry。

查看arXiv页面 (https://arxiv.org/abs/2609.15975)查看PDF (https://arxiv.org/pdf/2609.15975)项目页面 (https://shwai-he.github.io/Transformer-Geometry/)GitHub (https://github.com/Shwai-He/Transformer-Geometry)添加到收藏 (https://huggingface.co/login?next=%2Fpapers%2F2609.15975)

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