Transformer-based large language models are increasingly used for long-horizon tasks; however, their attention mechanism scales poorly with context length. To handle this, we study a sleep-like consolidation mechanism in which a model periodically converts recent context into persistent fast weights before clearing its key-value cache. During sleep, the model performs $N$ offline recurrent passes over the accumulated context and updates the fast weights in its state-space model (SSM) blocks through a learned local rule. During inference, this shifts extra computation to sleep while preserving the latency of wake-time prediction. We test our method on controlled synthetic tasks, including cellular automata and multi-hop graph retrieval, as well as a realistic math reasoning task, on which a regular transformer as well as SSM-attention hybrid models fail. We then show that increasing sleep duration $N$ for our models improves performance, with the largest gains on examples that require deeper reasoning.


翻译:基于Transformer的大语言模型越来越多地被用于长时域任务,然而其注意力机制在上下文长度扩展时效率急剧下降。为解决这一问题,我们研究了一种类似睡眠的整合机制,使模型能够定期将近期上下文转化为持久化的快速权重,随后清空其键值缓存。在“睡眠”阶段,模型对累积上下文执行$N$次离线循环处理,并通过自学习局部规则更新其状态空间模型(SSM)模块中的快速权重。在推理阶段,该方法将额外计算转移至睡眠阶段,同时保持醒时预测的延迟性能。我们在受控合成任务(包括元胞自动机与多跳图检索)以及需要深度推理的数学推理任务上验证了该方法——在这些任务中,常规Transformer及SSM-注意力混合模型均无法解决。实验表明,增加模型睡眠时长$N$可提升性能,尤其对需要更深入推理的样本提升最为显著。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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