Rotating the activation and weight matrices to reduce the influence of outliers in large language models (LLMs) has recently attracted significant attention, particularly in the context of model quantization. Prior studies have shown that in low-precision quantization scenarios, such as 4-bit weights and 4-bit activations (W4A4), randomized Hadamard transforms can achieve significantly higher accuracy than randomized orthogonal transforms. Notably, the reason behind this phenomena remains unknown. In this paper, we find that these transformations show substantial improvement in eliminating outliers for common tokens and achieve similar quantization error. The primary reason for the accuracy difference lies in the fact that randomized Hadamard transforms can slightly reduce the quantization error for tokens with massive activations while randomized orthogonal transforms increase the quantization error. Due to the extreme rarity of these tokens and their critical impact on model accuracy, we consider this a long-tail optimization problem, and therefore construct a simple yet effective method: a weighted loss function. Additionally, we propose an optimization strategy for the rotation matrix that involves alternating optimization of quantization parameters while employing orthogonal Procrustes transforms to refine the rotation matrix. This makes the distribution of the rotated activation values more conducive to quantization, especially for tokens with massive activations. Our method enhances the Rotated LLMs by achieving dual free, Outlier-Free and Massive Activation-Free, dubbed as DFRot. Extensive experiments demonstrate the effectiveness and efficiency of DFRot. By tuning the rotation matrix using just a single sample, DFRot achieves a perplexity improvement of 0.25 and 0.21 on W4A4KV4 and W4A4KV16, respectively, for LLaMA3-8B, a model known for its quantization challenges.


翻译:旋转激活矩阵和权重矩阵以减少大语言模型(LLMs)中异常值的影响,近期引起了广泛关注,尤其是在模型量化领域。先前研究表明,在低精度量化场景下(例如4位权重和4位激活的W4A4量化),随机哈达玛变换比随机正交变换能实现显著更高的精度。值得注意的是,这一现象背后的原因尚不明确。本文发现,这些变换在消除常见词元的异常值方面表现出显著改进,并实现了相近的量化误差。精度差异的主要原因在于:随机哈达玛变换能略微减少具有大规模激活的词元的量化误差,而随机正交变换则会增加此类误差。由于这类词元极为罕见且对模型精度具有关键影响,我们将其视为长尾优化问题,并据此构建了一种简单而有效的方法:加权损失函数。此外,我们提出了一种旋转矩阵的优化策略,该策略在交替优化量化参数的同时,采用正交Procrustes变换来精炼旋转矩阵。这使得旋转后激活值的分布更有利于量化,特别是对于具有大规模激活的词元。我们的方法通过实现双重自由——无异常值与无大规模激活(称为DFRot)——增强了旋转大语言模型。大量实验证明了DFRot的有效性和高效性。仅使用单个样本调整旋转矩阵,DFRot在量化挑战较大的LLaMA3-8B模型上,于W4A4KV4和W4A4KV16配置下分别实现了0.25和0.21的困惑度提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《人工智能赋能的适应性多功能电磁战》
专知会员服务
10+阅读 · 9月29日
俄乌战场实验室:全面战争如何重塑现代作战
专知会员服务
8+阅读 · 9月29日
2026年美空军协会会议上的无人机系统趋势
专知会员服务
10+阅读 · 9月28日
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
16+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
11+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
9+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
15+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
18+阅读 · 9月22日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员