ViT作者飛機上也要讀的改進版Transformer論文，花2個小時詳細批註解讀分享出來

夢晨 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

ViT核心作者Lucas Beyer，長文分析了一篇改進Transformer架構的論文，引起推薦圍觀。

他前不久從Google跳槽到OpenAI，這次是在飛機上閱讀論文並寫下了分析。

這篇論文被他簡寫為DiffTranformer，不過不是Sora底層架構的那個Diffusion Transformer，而是不久前來自微軟的Differencial Transformer。

論文中介紹，整體思路類似差分放大電路或降噪耳機，用兩個信號的差值來濾除共模噪聲，解決Transformer模型信噪比低的問題。

這篇論文發佈時引起大量關注，但也面對一些質疑，在彈幕版alphaXiv上作者與讀者進行了很多討論。

Beyer起初也對這篇文章持保留態度，覺得「難道MHA中的兩個注意力頭不能學習到這些嗎？」。

但經過近期和同行的一些互動，覺得不應該輕易下定論，重新看了一遍論文後，他改變了看法

我的最初印象被團隊的實驗徹底打破了，他們的實驗非常公平和謹慎。

此外還有一個彩蛋：

大佬通常會用坐飛機的時間來打4把Dota 2遊戲快速模式。

現在寫這個帖子也不能當論文評審工作寫進簡曆，是純純的貢獻個人時間了，以後也不會常寫。

總之先給大佬點讚。

大佬解讀熱點論文

Beyer評價這篇論文的核心創新非常simple和nice，可以用一句話概括。

將兩個注意力頭配對，然後執行(softmax(Q1K1) – λ*softmax(Q2K2)) V，其中λ是一個可學習的標量。

他認為這項研究的動機非常充分：隨著上下文變長，（微小的）對不相關token的注意力之和可能超過對少數相關token的注意力，從而淹沒它們。

這一洞見表明，隨著輸入長度的增加，經典Transformer可能越來越難以捕捉到關鍵信息。DIFF Transformer試圖解決這一問題。

但他仍不確定對於訓練充分的模型來說這是個多大的問題，希望在DIFF Transformer論文中有一些關於attention分佈/熵的圖表，以實際證明這個插圖的合理性。

接下來，他指出了幾個容易被忽視的細節：

• 與Figure1不同，DiffAttn實際上並沒有對差值重新歸一化。那麼它究竟如何放大」相關」的分數呢？

Beyer建議論文中能提供更多實際訓練的DIFF Transformer的分析圖表。

• λ的計算相當複雜，涉及兩個可學習的指數函數之差，加上一些基線λ_init，在早期的層是0.1，後面又是0.8。

Beyer認為λ不一定需要是正值，並建議提供更多對可學習λ參數的分析。

• 每個注意力頭的輸出都經過了層歸一化並乘以(1-λ_init)，然後再concat並乘以WO，這裏也需要更多圖表來證明。

接下來看論文中大量的實驗。研究者基本上分叉了了StableLM-3B-4E1T，稱之為Diff-3B，作為基線模型進行比較。

可惜的是，基線模型只在其中3個數據集上報告了結果，其中2個Diff-3B的表現都相當好。

Beyer懷疑這個StableLM-3B是否真的是一個強基線。

在參數量和token數的縮放曲線上，DIFF Transformer乍一看很有前景。但仔細觀察後，Beyer提出了兩點質疑：

• 縮放曲線明顯分為兩組，在它們之間畫一條線有點牽強。查看附錄可知，研究者為較大的兩個模型降低了學習率。這是否意味著他們遇到了不穩定性問題？

• 每次實驗只用了10B個token訓練，這個數量非常小。Beyer理解其中的計算資源限制，但仍然感到有點不安。

這些實驗表明，在相同大小的情況下，DIFF Transformer性能會更好一些，並且訓練時間相同。

然而，它的的推理速度也會慢一些(慢5-10%)。

Beyer提出最好能看到以計算量或實際時間為橫軸的縮放曲線。

在長文本評測和對輸入樣本順序的魯棒性方面，DIFF Transformer表現出了明顯的優勢。

特別是在上下文學習的魯棒性實驗中，DIFF Transformer在不同的樣本排列順序下，性能方差遠小於經典Transformer。

這表明它更不容易被輸入的細微變化擾亂，而經典Transformer容易受到樣本順序的影響，在最好和最壞情況下表現相差很大。

總的來說，Beyer對這篇論文的看法有所改觀：

研究者的實驗非常全面和謹慎，的確展現了DIFF Transformer比單純的」兩個注意力頭相減」更多的潛力。

這項工作展現了一些有前景的火花。它在其他人的訓練任務中能否很好地複現、或帶來幫助，還有待進一步觀察。

Lucas Beyer是誰

12月初，Lucas Beyer與Xiaohua Zhai、Alexander Kolesnikov集體從Google被挖到OpenAI。

他們曾共同提出Vision Transformer，開創了Transformer在CV領域應用的先河。

據他個人官網中介紹，他在比利時長大，曾夢想製作電子遊戲以及從事AI研究。

他在德國亞琛工業大學學習機械工程，並在那裡獲得了機器人感知和計算機視覺博士學位，2018年加入Google。

除了這次長文分析DIFF Transformer之外，他還經常對新研究發表一些短的評論，比如最近火爆的DeepSeek v3，他也提出自己的建議。

總之是一位非常值得關注的學者。

DIFF Transformer論文：

https://arxiv.org/abs/2410.05258

參考鏈接：

[1]https://x.com/giffmana/status/1873869654252544079