论文

预训练后增加层循环只有小模型在等计算对照中获益

There Is No Free Loop: When Does Looping a Trained Model Pay for Its Inference Compute?

模型评测模型架构模型推理递归架构测试时计算扩展模型行为与机制分析

摘要

循环重新应用层块,以便每个 token 多次通过该块。向经过训练的模型添加循环很有吸引力,因为它可以保持参数计数,从而保持磁盘大小、内存占用和训练成本不变。不幸的是,每个生成的 token 都要为循环付费。重新应用 N 层中的 m 层会使每个 token 的成本变为原来的约 (N+m)/N 倍。模型在大规模预训练期间学习的循环证明了这一成本的合理性,但预训练后添加的循环是否证明了这一成本的合理性仍不清楚。我们将循环模型与两个简单的基线进行比较。我们首先将其与在没有循环的情况下进行相同训练的相同模型(相同参数)进行比较。其次,我们将其与相同推理浮点运算(相等的 FLOP)的最佳无循环使用进行比较。在 Qwen3 和 Qwen3.5 模型中,从 0.8B 到 9B 参数,只有循环 0.8B 模型优于两个基线。在 4B 和 9B 处,循环模型没有击败第一个基线,即在没有循环的情况下训练的相同模型。这并不是因为基准测试太简单,因为在相同的基准测试中,未循环的 9B 模型的得分仍然比 4B 模型最高高出 13 分,这表明还有足够的改进空间。因此,在已经预训练的模型中引入循环,只有在参数预算固定的小模型上才值得付出其推理计算代价。

预训练后增加层循环只有小模型在等计算对照中获益:论文配图
图1:对层循环进行两项检验。(1)循环对每个token重复运行模型N层中的m层。(2)在模型生命周期的三个时间点加入循环,每个循环模型都有使用相同数据、相同步数训练的孪生对照。(3)条形显示短时微调后,循环模型相对孪生模型(左)及相同FLOPs下最佳无循环评估(右)的准确率增益。只有0.8B循环模型同时超过两者。