论文

一次复发值多少钱?循环语言模型的等深度缩放定律

How Much Is One Recurrence Worth? Iso-Depth Scaling Laws for Looped Language Models

模型架构递归架构

摘要

我们以等效的唯一参数来衡量一次循环对于循环(深度循环)Transformer 的价值。从训练计算中跨越 ${\sim}50\times$ 的重复计数 $r \in \{1, 2, 4, 8\}$ 的等深度预训练扫描,我们拟合联合缩放定律 $L = E + A\,(N_\text{once} + r^{\varphi} N_\text{rec})^{-α} + B\,D^{-β}$ 并测量重复等效性指数 $\varphi = 0.46$。直观上,$\varphi$ 告诉我们循环块 $r$ 次在验证损失方面是否相当于非循环模型的 $r$ 独特块(完全等价,$\varphi{=}1$)或重复运行但没有容量增益的单个块($\varphi{=}0$)。我们的 $\varphi = 0.46$ 位于两者之间,因此用共享重复替换唯一块会增加匹配训练计算时的验证损失。例如,在 $r{=}4$ 时,410M 循环模型的性能与 580M 非循环模型相当,但会产生 1B 非循环模型的训练成本。我们在两个案例研究中证明了 $\varphi$ 作为诊断工具的实用性:常用的截断反向传播将 $\varphi$ 降低到 $0.38$,这表明即使验证损失减少,循环机制在截断下的训练也很差。相反,超连接将 $\varphi$ 提高到 $0.65$,这是真正的容量增益。我们的方法将真正的循环改进与训练方面的收益分开,这是原始验证损失无法做出的区分。