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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 뛰어난 성능을 보이는 Transformer 모델의 추론 효율성 문제를 해결하기 위해, 추론 시의 어텐션 메커니즘의 중복성에 착안하여 어텐션 블록을 학습 가능한 시퀀스-투-시퀀스 모듈(LSTM 예시)로 대체하는 FAR(Function-preserving Attention Replacement) 프레임워크를 제안합니다. FAR은 블록 단위 증류 목적 함수와 전역 구조 가지치기 프레임워크를 사용하여 사전 학습된 Transformer로부터 효율적인 LSTM 기반 모델을 생성합니다. DeiT 계열의 비전 Transformer를 대상으로 ImageNet 및 다양한 하위 작업에서 원 모델과 동등한 정확도를 더 적은 파라미터와 지연 시간으로 달성함을 실험적으로 보여줍니다. 또한, FAR이 Transformer의 어텐션 모듈에서 학습된 의미적 토큰 관계와 토큰 간 상관관계를 유지함을 분석합니다.

시사점, 한계점

시사점:
Transformer 모델의 추론 효율성을 향상시키는 새로운 방법 제시.
사전 학습된 Transformer의 어텐션 메커니즘을 저렴한 시퀀스-투-시퀀스 모듈로 효과적으로 대체 가능성을 증명.
ImageNet 및 다양한 하위 작업에서 원 모델 수준의 정확도 유지하면서 파라미터 수와 지연 시간 감소.
제한된 병렬 처리 및 메모리 대역폭을 가진 에지 및 임베디드 가속기에서의 Transformer 적용 가능성 확대.
한계점:
LSTM을 시퀀스-투-시퀀스 모듈로 사용한 점은 다른 유형의 모듈에 대한 일반화 가능성에 대한 추가 연구 필요.
DeiT 계열 Transformer에 대한 실험 결과만 제시되어 다른 아키텍처에 대한 일반화 성능 검증 필요.
FAR 프레임워크의 복잡성 및 적용의 용이성에 대한 추가 분석 필요.
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