The self-attention mechanism, at the heart of the Transformer model, is able to effectively model pairwise interactions between tokens. However, numerous recent works have shown that it is unable to perform basic tasks involving detecting triples of correlated tokens, or compositional tasks where multiple input tokens need to be referenced to generate a result. Some higher-dimensional alternatives to self-attention have been proposed to address this, including higher-order attention and Strassen attention, which can perform some of these polyadic tasks in exchange for slower, superquadratic running times. In this work, we define a vast class of generalizations of self-attention, which we call poly-attention mechanisms. Our mechanisms can incorporate arbitrary higher-order (tensor) computations as well as arbitrary relationship structures between the input tokens, and they include the aforementioned alternatives as special cases. We then systematically study their computational complexity and representational strength, including giving new algorithms and matching complexity-theoretic lower bounds on the time complexity of computing the attention matrix exactly as well as approximately, and tightly determining which polyadic tasks they can each perform. Our results give interesting trade-offs between different desiderata for these mechanisms, including a tight relationship between how expressive a mechanism is, and how large the coefficients in the model may be so that the mechanism can be approximated in almost-linear time. Notably, we give a new attention mechanism which can be computed exactly in quadratic time, and which can perform function composition for any fixed number of functions. Prior mechanisms, even for just composing two functions, could only be computed in superquadratic time, and our new lower bounds show that faster algorithms for them are not possible.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月15日
注意力机制介绍,Attention Mechanism
专知会员服务
172+阅读 · 2019年10月13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
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
【论文笔记】自注意力机制学习句子embedding
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
24+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
0+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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
An Attentive Survey of Attention Models
Arxiv
44+阅读 · 2020年12月15日
Arxiv
27+阅读 · 2018年4月12日
Arxiv
24+阅读 · 2017年3月9日
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月15日
注意力机制介绍,Attention Mechanism
专知会员服务
172+阅读 · 2019年10月13日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
24+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
0+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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员