Efficient long-context understanding and reasoning are increasingly vital for large language model (LLM) applications such as multi-turn dialogue and program analysis. However, the core self-attention mechanism scales quadratically with sequence length, creating a fundamental computational bottleneck. Existing sparse attention methods alleviate this issue but face trade-offs: training-based methods are costly and cannot be directly applied as acceleration plugins for other models, while inference-time methods often compromise efficiency or cross-modal generality. To address these limitations, we present UniSparse, a unified mechanism that introduces the notion of composite tokens--compact representations that aggregate multi-granularity contextual information. Building on this abstraction, UniSparse dynamically constructs sparse attention through multi-granularity compression and block-level selection, enabling efficient and hardware-friendly execution on GPU. Across multiple modalities and tasks ranging from synthetic benchmarks to real-world applications, UniSparse consistently surpasses state-of-the-art sparse attention methods (e.g., MInference, XAttention, FlexPrefill) in both accuracy and efficiency, achieving $\ge$ 99% of full-attention accuracy and up to 2.61$\times$ faster attention computation than FlashAttention.


翻译:高效的长上下文理解与推理对于大语言模型(LLM)应用(如多轮对话和程序分析)日益重要。然而,核心的自注意力机制的计算复杂度随序列长度呈二次方增长,构成了根本性的计算瓶颈。现有的稀疏注意力方法虽能缓解此问题,但面临权衡:基于训练的方法成本高昂,且无法直接作为加速插件应用于其他模型;而推理时方法则常常在效率或跨模态通用性上有所妥协。为应对这些局限,我们提出了UniSparse,一种统一机制,引入了复合令牌的概念——即聚合多粒度上下文信息的紧凑表示。基于此抽象,UniSparse通过多粒度压缩和块级选择动态构建稀疏注意力,从而在GPU上实现高效且硬件友好的执行。在从合成基准到实际应用的多种模态和任务中,UniSparse在准确性和效率上均持续超越最先进的稀疏注意力方法(例如MInference、XAttention、FlexPrefill),达到≥99%的全注意力精度,且注意力计算速度比FlashAttention快达2.61倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CVPR2022】MSDN: 零样本学习的互语义蒸馏网络
专知会员服务
21+阅读 · 2022年3月8日
论文浅尝 | GEOM-GCN: Geometric Graph Convolutional Networks
开放知识图谱
14+阅读 · 2020年4月8日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
17+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
4+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2024年12月27日
Arxiv
175+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
499+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
13+阅读 · 2022年10月20日
Max-Margin Contrastive Learning
Arxiv
18+阅读 · 2021年12月21日
Arxiv
37+阅读 · 2021年9月28日
Arxiv
18+阅读 · 2021年6月10日
VIP会员
相关VIP内容
【CVPR2022】MSDN: 零样本学习的互语义蒸馏网络
专知会员服务
21+阅读 · 2022年3月8日
相关论文
Arxiv
18+阅读 · 2024年12月27日
Arxiv
175+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
499+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
13+阅读 · 2022年10月20日
Max-Margin Contrastive Learning
Arxiv
18+阅读 · 2021年12月21日
Arxiv
37+阅读 · 2021年9月28日
Arxiv
18+阅读 · 2021年6月10日
相关基金
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
17+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员