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| 本文作者： nebula | 2024-01-08 12:15 |
在大型語言模型（LLM）的世界中，處理多輪對話一直是一個挑戰(zhàn)。前不久麻省理工Guangxuan Xiao等人推出的StreamingLLM，能夠在不犧牲推理速度和生成效果的前提下，可實現(xiàn)多輪對話總共400萬個token的流式輸入，22.2倍的推理速度提升。
但StreamingLLM使用原生PyTorch實現(xiàn)，對于多輪對話推理場景落地應用的低成本、低延遲、高吞吐等需求仍有優(yōu)化空間。
Colossal-AI團隊開源了SwiftInfer，基于TensorRT實現(xiàn)了StreamingLLM，可以進一步提升大模型推理性能46%，為多輪對話推理提供了高效可靠的落地方案。
開源地址：https://github.com/hpcaitech/SwiftInfer
大語言模型能夠記住的上下文長度，直接影響了ChatGPT等大模型應用與用戶互動的質量。
如何讓LLM在多輪對話場景下保持生成質量，對推理系統(tǒng)提出了更高的要求，因為LLM在預訓練期間只能在有限的注意力窗口的限制下進行訓練。
常見的KV Cache機制能夠節(jié)約模型計算的時間，但是在多輪對話的情景下，key和value的緩存會消耗大量的內存，無法在有限的顯存下無限擴展上下文。同時，訓練好的模型在不做二次微調的前提下也無法很好地泛化到比訓練序列長度更長的文本，導致生成效果糟糕。
圖來源：https://arxiv.org/pdf/2309.17453.pdf
StreamingLLM為了解決了這個問題，通過觀察了注意力模塊中Softmax的輸出，發(fā)現(xiàn)了attention sink的現(xiàn)象。我們知道注意力機制會為每一個token分配一個注意力值，而文本最初的幾個token總是會分配到很多無用的注意力。當我們使用基于滑動窗口的注意力機制時，一旦這幾個token被踢出了窗口，模型的生成效果就會迅速崩潰。只要一直把這幾個token保留在窗口內，模型就能穩(wěn)定地生成出高質量的文本。
比起密集注意力（Dense Attention）、窗口注意力（Window Attention）以及帶重計算的滑動窗口注意力(Sliding Window w/ Re-computing)，StreamingLLM基于attention sink的注意力機制無論是在計算復雜度還是生成效果上都表現(xiàn)優(yōu)異。在不需要重新訓練模型的前提下，StreamingLLM能夠直接兼容目前的主流大語言模型并改善推理性能。
為了將StreamingLLM這一技術更好的應用到落地場景，Colossal-AI團隊成功地將StreamingLLM方法與TensorRT推理優(yōu)化結合，不僅繼承了原始StreamingLLM的所有優(yōu)點，而且還具有更高的運行效率。使用TensorRT-LLM的API，我們還能夠獲得接近于PyTorch API的模型編寫體驗。
基于TensorRT-LLM，我們重新實現(xiàn)了KV Cache機制以及帶有位置偏移的注意力模塊。如下圖所示，假設我們的窗口大小為10個token，隨著生成的token增加（由黃色方塊表示），我們在KV緩存中將中間的token踢出，與此同時，始終保持著文本開始的幾個token（由藍色方塊表示）。由于黃色方塊的位置會發(fā)生變化，在計算注意力時，我們也需要重新注入位置信息。
需要注意的是，StreamingLLM不會直接提高模型能訪問的上下文窗口，而是能夠在支持流式超多輪對話的同時保證模型的生成效果。
原版本的StreamingLLM可以可靠地實現(xiàn)超過400萬個token的流式輸入，實現(xiàn)了比帶重計算的滑動窗口注意力機制高出22.2倍的速度提升。
Colossal-AI團隊發(fā)布的SwiftInfer可以進一步提升推理性能，最多帶來額外的最多46%的推理吞吐速度提升，為大模型多輪對話推理提供低成本、低延遲、高吞吐的最佳實踐。TensorRT-LLM團隊也在同期對StreamingLLM進行了類似支持。
Colossal-AI目前已獲得GitHub星數(shù)三萬五千多顆，位列全球TOP400，細分賽道排名世界第一，可通過高效多維并行、異構內存等，降低AI大模型訓練/微調/推理的開發(fā)與應用成本，提升模型任務表現(xiàn)，降低GPU需求。作為主流開源AI大模型系統(tǒng)社區(qū)，Colossal-AI生態(tài)在多方面保持活躍更新。
Colossal-LLaMA-2-13B開源
Colossal-LLaMA-2-13B模型，僅用25B token 數(shù)據(jù)和萬元算力，效果遠超基于 LLaMA-2 的其他中文漢化模型。即使與其他采用中文語料，可能花費上千萬元成本，從頭預訓練的各大知名模型相比，Colossal-LLaMA-2在同規(guī)模下仍表現(xiàn)搶眼。13B 版本通過構建更為完善的數(shù)據(jù)體系，在知識性內容掌握程度，自然語言處理任務理解程度，以及安全性，價值觀等問題上，都有質的提升。
Colossal-AI云平臺
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Colossal-AI開源地址：
https://github.com/hpcaitech/ColossalAI
參考鏈接：
https://hpc-ai.com/blog/Colossal-AI-SwiftInfer
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