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Is Attention Required for Transformer Inference? Explore Function-preserving Attention Replacement

Created by
  • Haebom

저자

Yuxin Ren, Maxwell D Collins, Miao Hu, Huanrui Yang

개요

본 논문은 비전 및 언어 사전 학습 작업에서 우수한 성능을 보이는 Transformer 모델의 추론 효율성 문제를 해결하기 위해, 추론 시 관찰되는 어텐션 메커니즘의 중복성에 착안하여 새로운 프레임워크인 FAR(Function-preserving Attention Replacement)을 제안합니다. FAR은 사전 학습된 Transformer의 모든 어텐션 블록을 LSTM과 같은 저렴한 시퀀스-투-시퀀스 모듈로 대체합니다. 블록 단위 증류 목표와 전역 구조 가지치기 프레임워크를 사용하여 다양한 효율적인 LSTM 기반 모델을 생성하며, DeiT 비전 Transformer 계열에서 ImageNet 및 여러 하위 작업에서 원본 모델과 동일한 정확도를 더 적은 파라미터와 지연 시간으로 달성함을 보여줍니다. 추가 분석을 통해 FAR이 Transformer의 어텐션 모듈에서 학습된 의미적 토큰 관계와 토큰 간 상관관계를 유지함을 확인합니다.

시사점, 한계점

시사점:
Transformer 모델의 추론 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 방법 제시.
사전 학습된 Transformer 모델의 어텐션 메커니즘을 저렴한 LSTM으로 효과적으로 대체 가능함을 증명.
ImageNet 및 다양한 하위 작업에서 원본 모델과 동등한 성능 달성.
파라미터 수와 추론 지연 시간 감소.
한계점:
현재는 DeiT 비전 Transformer 계열에만 적용되었으며, 다른 종류의 Transformer 모델에 대한 일반화 가능성은 추가 연구가 필요.
LSTM을 사용한 대체 모델의 성능이 항상 원본 Transformer 모델과 동일한 수준을 유지하는 것은 아닐 수 있음. 특정 작업이나 모델 아키텍처에 따라 성능 차이가 발생할 가능성 존재.
LSTM의 기본적인 제약으로 인해, 특정 종류의 복잡한 시퀀스 의존성을 완벽하게 포착하지 못할 가능성 존재.
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