Attention is the key mechanism underlying in-context learning in transformers, and attention patterns have been observed empirically to emerge abruptly during training. We present a Bayesian theory of feature learning in attention; we then focus on how the copy subcircuit in the first layer of an induction head is learned by analyzing a single-layer softmax attention network trained on a copy task. We derive a closed-form posterior over the attention matrix and reduce it to a low-dimensional order parameter space. This reduction reveals a phase transition in the amount of training data, which we verify using both Bayesian sampling and standard training with Adam. We contrast our results with linear attention and find that softmax attention exhibits a \emph{first-order phase transition} while in linear attention an initial \emph{second-order phase transition} is followed by a smooth, continuous evolution toward the structured attention pattern (\emph{crossover}). Our work provides a first-principles theoretical account of the abrupt emergence of the copy subcircuit, reminiscent of the one observed in training large language models.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Transformer模型-深度学习自然语言处理,17页ppt
专知会员服务
108+阅读 · 2020年8月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
一文读懂Attention机制
机器学习与推荐算法
63+阅读 · 2020年6月9日
白话attention综述(上)
AINLP
12+阅读 · 2019年12月14日
赛尔笔记 | Attention!注意力机制可解释吗?
哈工大SCIR
23+阅读 · 2019年9月27日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
【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
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
39+阅读 · 2021年11月11日
Talking-Heads Attention
Arxiv
15+阅读 · 2020年3月5日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
7+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
13+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
12+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
13+阅读 · 8月8日
相关VIP内容
Transformer模型-深度学习自然语言处理,17页ppt
专知会员服务
108+阅读 · 2020年8月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
一文读懂Attention机制
机器学习与推荐算法
63+阅读 · 2020年6月9日
白话attention综述(上)
AINLP
12+阅读 · 2019年12月14日
赛尔笔记 | Attention!注意力机制可解释吗?
哈工大SCIR
23+阅读 · 2019年9月27日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
【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
相关基金
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
12+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员