Pion:一种通过正交等价变换保持谱的优化器

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摘要

本文介绍了 Pion,这是一种用于大语言模型训练的的新型谱保持优化器。它利用正交等价变换在权重更新过程中维持奇异值,从而提供与标准优化器相当的稳定性能。

我们提出了 Pion,这是一种基于正交等价变换的、用于大语言模型(LLM)训练的谱保持优化器。与 Adam 和 Muon 等加法优化器不同,Pion 通过左、右正交变换来更新每个权重矩阵,从而在整个训练过程中保留其奇异值。这产生了一种优化机制,能够在保持谱范数固定的同时调节权重矩阵的几何结构。我们推导了 Pion 的更新规则,系统性地考察了其设计选择,并分析了其收敛行为以及若干关键特性。实证结果表明,Pion 为 LLM 的预训练和微调提供了一种稳定且具有竞争力的标准优化器替代方案。
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来源:https://huggingface.co/papers/2605.12492

摘要

Pion 是一种用于大型语言模型训练的保谱优化器,它利用正交等价变换在权重更新过程中保持奇异值不变,从而提供与标准优化器相当的稳定性能。

我们提出了 Pion,一种基于正交等价变换(https://huggingface.co/papers?q=orthogonal%20equivalence%20transformation)的大型语言模型(LLM)训练保谱优化器。与 Adam(https://huggingface.co/papers?q=Adam)和 Muon(https://huggingface.co/papers?q=Moon)等加法优化器(https://huggingface.co/papers?q=additive%20optimizers)不同,Pion 通过左右正交变换(https://huggingface.co/papers?q=orthogonal%20transformations)更新每个权重矩阵,从而在整个训练过程中保持其奇异值(https://huggingface.co/papers?q=singular%20values)不变。这产生了一种优化机制(https://huggingface.co/papers?q=optimization%20mechanism),在固定权重矩阵(https://huggingface.co/papers?q=weight%20matrices)谱范数(https://huggingface.co/papers?q=spectral%20norm)的同时调节其几何结构。我们推导了 Pion 的更新规则,系统地审查了其设计选择,并分析了其收敛行为(https://huggingface.co/papers?q=convergence%20behavior)及几个关键属性。实证结果表明,Pion 为 LLM 预训练和微调提供了一种稳定且具有竞争力的标准优化器替代方案。

查看 arXiv 页面(https://arxiv.org/abs/2605.12492)查看 PDF(https://arxiv.org/pdf/2605.12492)项目页面(https://spherelab.ai/pion/)GitHub(https://github.com/Sphere-AI-Lab/pion)添加到收藏(https://huggingface.co/login?next=%2Fpapers%2F2605.12492)

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