论文

线性递归的最佳衰减谱

Optimal Decay Spectra for Linear Recurrences

摘要

线性循环模型提供线性时间序列处理,但经常受到不理想的远程记忆的影响。我们将其追溯到衰减频谱:对于 $N$ 通道,随机初始化将最小频谱间隙压缩为 $O(N^{-2})$,产生次指数误差 $\exp(-Ω(N/\log N))$;线性间距避免了崩溃,但退化为 $\exp(-O(N/\sqrt{T}))$,在长上下文中实际上是代数的。我们引入了位置自适应频谱锥化 (PoST),这是一种与架构无关的框架,结合了两种机制:(1) 频谱重新参数化,它在结构上强制执行几何间隔的对数衰减率,经证明在 $O(\exp(-cN/\log T))$ 速率下是极小极大最优; (2) 位置自适应缩放,这是一种可证明的独特机制,通过将频谱拉伸到实际依赖范围,将速率锐化到 $O(\exp(-cN/\log t))$,消除了静态频谱的尺度不匹配(其中 $N$ 个通道中只有 $N\log t/\log T$ 在位置 $t$ 有效)。这种缩放本身会引起分数不变性:脉冲响应变得无标度,通道在相对和绝对时间坐标之间进行插值。 PoST 集成到任何对角线性递归中,无需任何开销。我们通过 Mamba-2、RWKV-7、Gated DeltaNet、Gated Linear Attention 和 RetNet 实例化它。 180M-440M 规模的 预训练 显示出一致的零样本语言建模改进、Mamba-2(MQAR 和 NIAH)的显着长上下文检索增益,以及跨其他架构的竞争或改进的性能。代码:https://github.com/SiLifen/PoST。