Linear Attention Large Language Models (LLMs) offer a compelling recurrent formulation that compresses context into a fixed-size state matrix, enabling constant-time inference. However, the internal dynamics of this compressed state remain largely opaque. In this work, we present a comprehensive study on the runtime state dynamics of state-of-the-art Linear Attention models. We uncover a fundamental phenomenon termed State Rank Stratification, characterized by a distinct spectral bifurcation among linear attention heads: while one group maintains an effective rank oscillating near zero, the other exhibits rapid growth that converges to an upper bound. Extensive experiments across diverse inference contexts reveal that these dynamics remain strikingly consistent, indicating that the identity of a head,whether low-rank or high-rank,is an intrinsic structural property acquired during pre-training, rather than a transient state dependent on the input data. Furthermore, our diagnostic probes reveal a surprising functional divergence: low-rank heads are indispensable for model reasoning, whereas high-rank heads exhibit significant redundancy. Leveraging this insight, we propose Joint Rank-Norm Pruning, a zero-shot strategy that achieves a 38.9\% reduction in KV-cache overhead while largely maintaining model accuracy.


翻译:线性注意力大语言模型提供了一种引人注目的循环形式,它将上下文压缩到一个固定大小的状态矩阵中,从而实现了恒定时间推理。然而,这种压缩状态的内部动力学在很大程度上仍然是不透明的。在这项工作中,我们对最先进的线性注意力模型的运行时状态动力学进行了全面的研究。我们发现了一个称为"状态秩分层"的基本现象,其特征是线性注意力头之间出现明显的谱分叉:一组注意力头保持其有效秩在零附近振荡,而另一组则表现出快速增长并收敛到一个上界。在不同推理上下文下的大量实验表明,这些动力学特性惊人地一致,这表明一个注意力头是低秩还是高秩,是在预训练期间获得的内在结构属性,而不是依赖于输入数据的瞬态。此外,我们的诊断探针揭示了一个令人惊讶的功能分化:低秩头对于模型推理是不可或缺的,而高秩头则表现出显著的冗余性。利用这一见解,我们提出了联合秩-范数剪枝,这是一种零样本策略,在基本保持模型精度的同时,实现了KV缓存开销减少38.9%。

0
下载
关闭预览

相关内容

从感知到推理:深度思考赋能多模态大语言模型
专知会员服务
24+阅读 · 2025年11月19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
《大语言模型进展》69页ppt,谷歌研究科学家Jason Wei
专知会员服务
86+阅读 · 2022年10月29日
【NeurIPS 2021】流形上的注意力机制:规范等变的Transformer
注意力机制模型最新综述
专知会员服务
271+阅读 · 2019年10月20日
Attention!注意力机制模型最新综述(附下载)
THU数据派
29+阅读 · 2019年4月13日
Attention!注意力机制模型最新综述
专知
65+阅读 · 2019年4月8日
注意力机制(Attention)最新综述论文及相关源码
人工智能学家
30+阅读 · 2018年11月17日
【干货】注意力机制(Attention)最新综述论文及相关源码
GAN生成式对抗网络
11+阅读 · 2018年11月16日
深度学习中的注意力机制
CSDN大数据
24+阅读 · 2017年11月2日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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
VIP会员
相关资讯
Attention!注意力机制模型最新综述(附下载)
THU数据派
29+阅读 · 2019年4月13日
Attention!注意力机制模型最新综述
专知
65+阅读 · 2019年4月8日
注意力机制(Attention)最新综述论文及相关源码
人工智能学家
30+阅读 · 2018年11月17日
【干货】注意力机制(Attention)最新综述论文及相关源码
GAN生成式对抗网络
11+阅读 · 2018年11月16日
深度学习中的注意力机制
CSDN大数据
24+阅读 · 2017年11月2日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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