长窗口大战要终结了？谷歌魔改Transformer，推出了“无限注意力”

最近都在卷长文本。

谷歌的大模型Gemini 1.5 首先玩了一个百万token的，中国的月之暗面一个月后推出Kimi智能助手，支持200万字超长无损上下文，在中国的大模型应用中异军突起。

行业内的大厂们坐不住了，阿里巴巴的通义千问项目开放了 1000 万字的长文本处理能力；360 公司的智脑开始内测 500 万字的长文本处理功能，并计划将其整合至 360AI 浏览器中。百度也宣布推出 200 万至 500 万字的长文本处理能力。但它们都没有说明在技术上是如何实现的。

谷歌发了一篇论文，介绍它是如何玩转长文本的。

它们对Transformer的常规注意力机制进行“魔改”，发明了一种新的注意力技术，称为无限注意力
（Infini-attention )。

无限注意力（Infini-attention）具有额外压缩内存，并使用线性注意力处理无限长的上下文。{KV}s−1 和 {KV}s 分别是当前和先前输入段的注意力键和值，而 Qs 是注意力查询。PE 表示位置嵌入。

记忆是智能的基础，在一段特定的上下文中，记忆让计算更有效率。谷歌的研究人员，引入了压缩记忆，保存了了完整的上下文记录。

常规的注意力机制，是把注意力计算中所有的键值（KV）和查询状态丢弃；而经过改进的注意力机制，将注意力的旧KV状态存储在压缩内存中，用于长期记忆中的巩固和检索。

在处理后续序列时，注意力查询可以从压缩内存中检索值，在最终的上下文输出中，Infini attention会聚合从长期记忆检索的值和局部注意力上下文。

Infini-Transformer（上）拥有完整上下文历史记录；而
Transformer-XL（下）则丢弃旧上下文，仅缓存最后一个段的 KV 状态。

Infini attention 让基于Transformer的模型能够在有限的内存占用和计算量下高效处理无限长的输入序列，它把压缩内存集成到标准的注意力机制中，并在单个Transformer块内构建了掩码局部注意力和长期线性注意力机制。

修改之后，对现有的模型能进行持续的预训练和微调，上下文可以自然扩展到无限长！

结果证明，在内存不变的前提下，具有Infini-attention的10亿参数大模型自然扩展到100万上下文。持续预训练和任务微调后，具有Infini-attention的80亿参数模型，在50万长度书籍摘要任务上达到了SOTA。

长上下文模型已成为前沿人工智能实验室研究的重要领域，也是其竞争焦点之一。Anthropic 的 Claude 3 支持最多 20万token，而 OpenAI 的 GPT-4 的上下文窗口为 12.8万个token，直到Gemini 1.5达到百万token。

模型具备了无限上下文，就能够创建定制应用程序。目前，为特定应用程序定制模型需要采用微调或检索增强生成（RAG）等技术。虽然这些技术非常有用，但需要复杂的工程。

理论上，一个具有无限上下文的大模型可以将所有文档插入到提示中，让模型为每个查询挑选最相关的部分。它还可以通过提供一长串示例来定制模型，以提高其在特定任务上的表现，而无需进行微调。

然而，这并不意味着无限上下文将取代其他技术，如RAG。它将降低进入应用程序的门槛，使开发者和组织能够快速创建工作原型，而无需巨大的工程努力。最终，无限上下文让企业和机构将优化其模型管道，以降低成本并提高速度和准确性。

而支持百万上下文模型，很快可以装到笔记本电脑里了。

论文链接：https://arxiv.org/abs/2404.07143