Web-scale search systems learn an encoder to embed a given query which is then hooked into an approximate nearest neighbor search (ANNS) pipeline to retrieve similar data points. To accurately capture tail queries and data points, learned representations typically are rigid, high-dimensional vectors that are generally used as-is in the entire ANNS pipeline and can lead to computationally expensive retrieval. In this paper, we argue that instead of rigid representations, different stages of ANNS can leverage adaptive representations of varying capacities to achieve significantly better accuracy-compute trade-offs, i.e., stages of ANNS that can get away with more approximate computation should use a lower-capacity representation of the same data point. To this end, we introduce AdANNS, a novel ANNS design framework that explicitly leverages the flexibility of Matryoshka Representations. We demonstrate state-of-the-art accuracy-compute trade-offs using novel AdANNS-based key ANNS building blocks like search data structures (AdANNS-IVF) and quantization (AdANNS-OPQ). For example on ImageNet retrieval, AdANNS-IVF is up to 1.5% more accurate than the rigid representations-based IVF at the same compute budget; and matches accuracy while being up to 90x faster in wall-clock time. For Natural Questions, 32-byte AdANNS-OPQ matches the accuracy of the 64-byte OPQ baseline constructed using rigid representations -- same accuracy at half the cost! We further show that the gains from AdANNS translate to modern-day composite ANNS indices that combine search structures and quantization. Finally, we demonstrate that AdANNS can enable inference-time adaptivity for compute-aware search on ANNS indices built non-adaptively on matryoshka representations. Code is open-sourced at https://github.com/RAIVNLab/AdANNS.


翻译:网络规模的搜索系统通过训练编码器将给定查询嵌入向量,随后接入近似最近邻搜索(ANNS)流程以检索相似数据点。为准确捕获长尾查询与数据点,学得的表示通常是刚性高维向量,并在整个ANNS流程中直接使用,这可能导致计算成本高昂。本文提出:不同ANNS阶段可摒弃刚性表示,转而利用不同容量的自适应表示,以实现显著的精度-计算权衡——即ANNS中能够容忍更多近似计算的阶段,应对同一数据点采用更低容量的表示。基于此,我们提出AdANNS——一种新型ANNS设计框架,显式利用Matryoshka表示的灵活性。通过基于AdANNS的关键ANNS构建模块(如搜索数据结构AdANNS-IVF与量化方法AdANNS-OPQ),我们展示了最先进的精度-计算权衡。例如,在ImageNet检索任务中,同等计算预算下AdANNS-IVF比基于刚性表示的IVF精度最高提升1.5%;在匹配精度的同时,墙钟时间最高加速90倍。在Natural Questions数据集上,32字节AdANNS-OPQ实现了与基于刚性表示的64字节OPQ基线相当的精度——相同精度,成本减半。我们进一步证明,AdANNS带来的增益可迁移至结合搜索结构与量化的现代复合ANNS索引。最后,我们证明AdANNS能在基于Matryoshka表示非自适应构建的ANNS索引上,实现推理时自适应计算感知检索。代码已开源至https://github.com/RAIVNLab/AdANNS。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
百篇论文纵览大型语言模型最新研究进展
专知会员服务
70+阅读 · 2023年3月31日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
Arxiv
13+阅读 · 2021年3月29日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
VIP会员
最新内容
2025年全球二十起重大无人机作战事件
专知会员服务
2+阅读 · 今天10:39
现代战争的隐蔽系统:伊朗战争十大启示
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:58
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
7+阅读 · 6月26日
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
13+阅读 · 6月26日
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
相关VIP内容
百篇论文纵览大型语言模型最新研究进展
专知会员服务
70+阅读 · 2023年3月31日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员