We present a geometric framework for analysing multi-head attention in large language models (LLMs). Without altering the mechanism, we view standard attention through a top-N selection lens and study its behaviour directly in value-state space. We define geometric metrics - Precision, Recall, and F-score - to quantify separability between selected and non-selected tokens, and derive non-asymptotic bounds with explicit dependence on dimension and margin under empirically motivated assumptions (stable value norms with a compressed sink token, exponential similarity decay, and piecewise attention weight profiles). The theory predicts a small-N operating regime of strongest non-trivial separability and clarifies how sequence length and sink similarity shape the metrics. Empirically, across LLaMA-2-7B, Gemma-7B, and Mistral-7B, measurements closely track the theoretical envelopes: top-N selection sharpens separability, sink similarity correlates with Recall. We also found that in LLaMA-2-7B heads specialize into three regimes - Retriever, Mixer, Reset - with distinct geometric signatures. Overall, attention behaves as a structured geometric classifier with measurable criteria for token selection, offering head level interpretability and informing geometry-aware sparsification and design of attention in LLMs.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

赋能大型语言模型多领域资源挑战
专知会员服务
11+阅读 · 2025年6月10日
TransMLA:多头潜在注意力(MLA)即为所需
专知会员服务
23+阅读 · 2025年2月13日
迈向大语言模型偏好学习的统一视角综述
专知会员服务
24+阅读 · 2024年9月7日
【EMNLP 2023】基于大语言模型辩论的多智能体协作推理分析
从三大顶会论文看百变Self-Attention
PaperWeekly
17+阅读 · 2019年11月11日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18日
Attention模型方法综述 | 多篇经典论文解读
PaperWeekly
107+阅读 · 2018年6月11日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
原创 | Attention Modeling for Targeted Sentiment
黑龙江大学自然语言处理实验室
25+阅读 · 2017年11月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 7月7日
VIP会员
相关主题
最新内容
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
6+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
7+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
5+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
10+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
14+阅读 · 10月15日
现代电磁战:集成式系统簇时代如何实现频谱优势
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
11+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
相关资讯
从三大顶会论文看百变Self-Attention
PaperWeekly
17+阅读 · 2019年11月11日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18日
Attention模型方法综述 | 多篇经典论文解读
PaperWeekly
107+阅读 · 2018年6月11日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
原创 | Attention Modeling for Targeted Sentiment
黑龙江大学自然语言处理实验室
25+阅读 · 2017年11月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员