当指导超出范围时:在模拟内存计算非理想情况下重新校准扩散 Transformer
When Guidance Goes Off-Scale: Recalibrating Diffusion Transformers under Analog Compute-in-Memory Nonidealities
摘要
扩散 Transformer (DiT) 会产生较高的内存流量和能源成本,因为采样会重复评估由线性运算主导的大型降噪器。模拟内存计算 (CIM) 可以通过在权重存储内存阵列中执行线性运算来降低这些成本。然而,CIM 非理想性会扰乱有效权重,误差沿着状态相关的去噪轨迹累积;它们与无分类器引导(CFG)的相互作用仍有待探索。在本文中,我们描述了模拟 CIM 非理想性对 DiT 采样的影响。尽管条件预测和无条件预测都可以与干净的预测保持接近,但它们的差异(CFG 残差)会不成比例地衰减和旋转。将此残差识别为可控故障通道,我们提出了一种无需重新训练的采样器端重新校准,仅调整给定 CIM 条件的 CFG 比例。轨迹级分析表明,适度的重新校准增强了扭曲残差中保留的面向目标的成分,从而能够更早地致力于即时一致的语义区域。相反,过多的引导会放大全部噪声残差并降低质量,从而导致有限的、依赖于噪声的最佳值。在 PixArt-Sigma、PixArt-alpha 和 DiT-XL/2 上进行的大量实验表明,最佳引导尺度随着 CIM 噪声的增加而增加。每个条件使用 30,000 个样本,引导重新校准一致地恢复模拟 CIM 映射的生成质量,在 CIM 噪声水平为 0.20 时缩小至少 87% 的 CIM 引起的 FID 间隙。它将 PixArt-Sigma 上的 FID 从 59.22 降低到 20.49,将 PixArt-alpha 上的 FID 从 72.37 降低到 21.12,将 DiT-XL/2 上的 FID 从 20.89 降低到 6.62。