无分类器指导（CFG）在LLM 中的应用：通过负向提示词增强生成约束 大家好，今天我们来深入探讨无分类器指导（Classifier-Free Guidance，CFG）这一技术在大型语言模型（LLM）中的应用，重点聚焦于如何利用负向提示词（Negative Prompt）来增强生成内容的约束力，从而获得更符合期望、更高质量的输出。 1. 什么是无分类器指导（CFG）？ 在深入研究负向提示词之前，我们需要先理解 CFG 的基本原理。CFG 是一种条件生成技术，最初应用于扩散模型（Diffusion Models），后来被成功引入到 LLM 领域。它的核心思想是在训练过程中，模型同时学习条件概率分布 p(x|y) 和无条件概率分布 p(x)，其中 x 代表生成内容，y 代表条件（例如，提示词）。 在推理阶段，CFG 通过插值这两个概率分布来引导生成过程。具体来说，生成过程可以表示为： x* = argmax_x [ w * log p(x|y) + (1 – w) * log p(x) ] 其中： x* 是最终生成的文本。 w 是指导强度（Guidance Scale），控制条件概率分布 …
引导式生成（Guided Generation）：基于有限状态机（FSM）强制模型输出符合JSON Schema
引导式生成：基于有限状态机（FSM）强制模型输出符合JSON Schema 大家好，今天我们来聊聊一个非常实用且具有挑战性的主题：引导式生成，特别是如何利用有限状态机（FSM）来强制模型输出符合预定义的JSON Schema。在自然语言处理和生成式AI领域，确保输出结果的结构化和有效性至关重要。JSON Schema作为一种标准的结构化数据描述语言，为我们提供了定义数据结构的强大工具。而FSM则为我们提供了一种控制生成流程的机制，确保输出始终符合Schema的约束。 1. 问题背景：结构化输出的重要性 在许多应用场景中，我们不仅仅需要模型生成流畅的文本，更需要模型生成结构化的数据。例如： API调用: 模型需要生成包含特定参数的JSON请求，以便调用外部API。 数据提取: 模型需要从文本中提取信息，并以JSON格式组织这些信息。 配置生成: 模型需要生成配置文件，这些文件必须符合特定的格式和约束。 如果模型生成的JSON不符合Schema，会导致程序出错，数据丢失，甚至安全问题。传统的生成方法，例如基于Transformer的模型，虽然能够生成高质量的文本，但很难保证输出的结构化和有 …
继续阅读“引导式生成（Guided Generation）：基于有限状态机（FSM）强制模型输出符合JSON Schema”
Lookahead Decoding：利用Jacobi迭代法实现无需Draft Model的并行解码加速
Lookahead Decoding：利用Jacobi迭代法实现无需Draft Model的并行解码加速 大家好，今天我们来深入探讨一种新型的并行解码加速方法：Lookahead Decoding，它巧妙地运用了Jacobi迭代法，并且最关键的是，它不需要依赖任何Draft Model。这在实际应用中具有非常重要的意义，因为省去了训练Draft Model的成本和复杂性，使得解码过程更加高效和灵活。 1. 传统自回归解码的瓶颈 在深入了解Lookahead Decoding之前，我们先回顾一下传统的自回归解码过程。以Transformer模型为例，解码器每次只能生成一个token，然后将这个token作为输入，预测下一个token，依此类推，直到生成终止符或者达到最大长度。 这个过程的数学表达如下： P(y_1, y_2, …, y_T | x) = ∏_{t=1}^{T} P(y_t | y_{<t}, x) 其中，x是输入序列，y_t是第t个生成的token，y_{<t}是已经生成的token序列。 这种自回归的特性带来了严重的瓶颈： 串行计算： 每个token的生 …
Encoder-Decoder架构的复兴：为何UL2在特定代码生成与理解任务中优于Decoder-only
好的，没问题。 Encoder-Decoder架构的复兴：UL2在代码生成与理解中的优势 各位同学，今天我们来探讨一个目前在代码生成与理解领域非常热门的话题：Encoder-Decoder架构的复兴，以及UL2模型在特定任务中超越Decoder-only架构的优势。在Transformer模型出现之后，Decoder-only架构，特别是以GPT系列为代表的模型，凭借其强大的生成能力，在文本生成领域占据了主导地位。然而，在一些需要更精确理解和控制的场景，例如代码生成与理解，Encoder-Decoder架构展现出了独特的优势，而UL2模型正是其中的一个杰出代表。 1. Transformer架构的回顾与演进 首先，我们快速回顾一下Transformer架构。Transformer的核心是自注意力机制，它允许模型在处理序列时，同时关注序列中的所有位置，从而捕捉长距离依赖关系。 Encoder: 负责将输入序列编码成一个上下文向量表示。它由多个相同的层堆叠而成，每一层包含一个多头自注意力子层和一个前馈神经网络子层。 Decoder: 负责根据Encoder提供的上下文向量，生成目标序列。它 …
Routing Networks：在Token级别动态选择计算路径的条件计算（Conditional Computation）
Routing Networks：在Token级别动态选择计算路径的条件计算 大家好！今天我们要深入探讨一个激动人心的主题：Routing Networks，以及它如何在Token级别实现动态计算路径的选择，也就是所谓的条件计算。这是一种强大的技术，可以显著提升模型效率，尤其是在处理序列数据时。 什么是Routing Networks？ Routing Networks是一种神经网络架构，它允许模型根据输入数据的特性，动态地选择不同的计算路径。传统的神经网络，无论输入是什么，通常都会经过相同的计算流程。而Routing Networks则打破了这个限制，它引入了一个“路由器”的概念，该路由器会根据输入（通常是token级别的特征）决定将输入传递给哪个或哪些“专家”（Experts）。 这个“专家”可以是任何神经网络模块，例如Feed Forward Network (FFN)，Transformer层，甚至是更复杂的子网络。关键在于，不同的专家擅长处理不同类型的输入。通过这种方式，模型可以更高效地利用参数，并且能够更好地适应数据的多样性。 为什么需要Token级别的动态选择？ 在序列数 …
继续阅读“Routing Networks：在Token级别动态选择计算路径的条件计算（Conditional Computation）”
Perceiver IO：利用潜变量（Latent Array）处理任意模态输入的通用架构解析
好的，没问题。 Perceiver IO: 利用潜变量（Latent Array）处理任意模态输入的通用架构解析 大家好！今天我们要深入探讨一篇非常重要的论文，它对多模态学习和通用人工智能架构产生了深远的影响，那就是DeepMind的Perceiver IO。Perceiver IO的核心思想是利用一个固定大小的潜变量数组（Latent Array）作为信息瓶颈，并通过交叉注意力机制（Cross-Attention）将来自不同模态的输入编码到这个潜变量空间中，最终利用解码器根据潜变量数组预测目标输出。 1. Perceiver IO 的动机与核心思想 传统的Transformer架构在处理长序列输入时面临着计算复杂度瓶颈。Transformer的自注意力机制的计算复杂度是序列长度的平方级别，这使得处理图像、视频、音频等高维数据变得非常困难。Perceiver IO旨在解决这个问题，它将输入编码到固定大小的潜变量空间，从而将计算复杂度从输入序列长度的平方降低到输入序列长度的线性级别。 Perceiver IO的核心思想可以概括为以下几点： 利用潜变量数组作为信息瓶颈： Perceiver …
Universal Transformer：权重共享（Weight Sharing）在层级间的应用与归纳偏置分析
Universal Transformer：权重共享在层级间的应用与归纳偏置分析 大家好，今天我们要深入探讨Universal Transformer，特别是其核心机制之一：权重共享在层级间的应用，以及这种设计带来的归纳偏置。Universal Transformer 作为Transformer模型的演进，旨在解决传统Transformer在处理序列长度上的局限性。通过引入递归机制和权重共享，它能够模拟图灵机的计算过程，理论上可以处理任意长度的序列。 1. Universal Transformer 架构概览 首先，我们回顾一下Universal Transformer的基本架构。与标准的Transformer不同，Universal Transformer不是简单地堆叠固定数量的Transformer层，而是重复应用相同的Transformer层多次，并引入了时间步（time step）的概念。每个时间步，模型都会根据当前状态和输入，更新其内部状态，类似于一个循环神经网络（RNN）。 关键组成部分包括： Transformer 层（Transformer Layer）： 这是一个标准 …
继续阅读“Universal Transformer：权重共享（Weight Sharing）在层级间的应用与归纳偏置分析”
Deep Equilibrium Models（DEQ）：通过定点迭代寻找平衡点实现无限深度的隐式层
Deep Equilibrium Models (DEQ): 通过定点迭代寻找平衡点实现无限深度的隐式层 大家好！今天我们来聊聊 Deep Equilibrium Models (DEQ)，这是一种非常有意思的神经网络架构，它通过定点迭代的方式，实现了无限深度的隐式层。 这意味着我们可以构建一个看似无限深的网络，但实际上只需要有限的内存和计算资源。 让我们一起深入了解 DEQ 的原理、实现以及优缺点。 1. 传统深度学习的局限性与DEQ的动机 传统的深度学习模型，比如 CNN、RNN、Transformer 等，都是通过堆叠多个离散的层来构建的。 每增加一层，模型的深度就增加一层，参数量和计算量也会随之增加。 虽然更深的网络通常能获得更好的性能，但也带来了训练难度大、容易过拟合等问题。 此外，对于序列数据，RNN虽然能处理变长输入，但其固有的时间步依赖性限制了并行化能力。 DEQ 的出现，提供了一种不同的思路。 它不再通过堆叠离散的层，而是定义一个隐式的平衡方程，并通过迭代的方式求解该方程的定点。 这样，模型就相当于拥有了无限深度，但实际的计算只发生在迭代求解定点的过程中。 更具体地说 …
Block-Recurrent Transformer：引入循环单元（Recurrent Cell）处理超长文档的段落级记忆
Block-Recurrent Transformer：段落级记忆的超长文档处理 大家好，今天我们来聊聊如何利用Block-Recurrent Transformer（BRT）处理超长文档，尤其是如何通过循环单元（Recurrent Cell）实现段落级别的记忆。传统的Transformer模型在处理长序列时面临计算复杂度高、内存消耗大等问题，而BRT通过分块处理和循环机制，有效地缓解了这些问题，使其能够处理更长的文档。 1. 长文档处理的挑战 Transformer模型在自然语言处理领域取得了巨大成功，但其自注意力机制的计算复杂度是序列长度的平方，这使得处理超长文档变得非常困难。具体来说，假设文档长度为N，那么自注意力机制的计算复杂度为O(N^2)。 此外，Transformer模型需要将整个文档加载到内存中，这对于超长文档来说也是一个巨大的挑战。传统的截断方法会丢失上下文信息，影响模型性能。 挑战 原因 解决方案 计算复杂度高 自注意力机制复杂度O(N^2) 分块处理，减少每个块的长度，降低复杂度 内存消耗大 需要加载整个文档到内存中 分块处理，每次只加载一个块到内存中 上下文信息 …
继续阅读“Block-Recurrent Transformer：引入循环单元（Recurrent Cell）处理超长文档的段落级记忆”
H3（Hungry Hippo）层：状态空间模型在Transformer中的早期探索与长距离记忆能力
H3（Hungry Hippo）层：状态空间模型在Transformer中的早期探索与长距离记忆能力 各位听众，今天我们来深入探讨一种颇具潜力的Transformer替代方案——H3层，也称为Hungry Hippo。H3层代表了状态空间模型（State Space Models, SSMs）在Transformer架构中的早期探索，并在一定程度上展现了超越传统Transformer的长距离记忆能力。 本次讲座将从以下几个方面展开： 状态空间模型（SSM）基础：简要回顾SSM的基本概念和数学原理，为理解H3层奠定基础。 HiPPO矩阵与H3层的诞生：介绍HiPPO矩阵，解释它如何被用于初始化SSM，以及H3层诞生的背景。 H3层的架构与实现：详细剖析H3层的结构，包括状态转移、观测等关键组件，并提供代码示例。 H3层的优势与局限：讨论H3层在长距离依赖建模方面的优势，并分析其存在的挑战。 H3层的变体与未来发展方向：介绍一些H3层的变体模型，以及未来可能的研究方向。 1. 状态空间模型（SSM）基础 状态空间模型是一种描述系统状态随时间演变的数学模型。它广泛应用于控制理论、信号处理、时 …