谷歌出手整顿大模型“健忘症”！反馈注意力机制帮你“更新”上下文，大模型无限记忆力时代将至
编辑|伊风
谷歌终于出手了！我们将不再忍受大模型的“健忘症”。
TransformerFAM横空出世，放话要让大模型拥有无限记忆力！
话不多说，先来看看TransformerFAM的“疗效”：
大模型在处理长上下文任务时的性能得到了显著提升！
上图中，Isabelle、NarrativeQA等任务要求模型理解和处理大量上下文信息，并对特定问题给出准确的回答或摘要。在所有任务中，FAM配置的模型都优于所有其他BSWA配置，并且能看到当超过某个点时，BSWA记忆段数量的增加已经无法继续提升其记忆能力。
看来，在卷长文本、长对话的路上，FAM这颗大模型的“忘不了”确实有点东西。
Google 的研究人员介绍，FAM这种新颖的 Transformer 架构——Feedback Attention Memory，它利用反馈循环使网络能够关注其自身的潜在表示，促进 Transformer 内部工作记忆的出现，并使其能够处理无限长的序列。
简单点说，这个策略有点像我们人工对抗大模型“失忆”的策略：每次和大模型对话前都再输入一次prompt。只不过FAM的做法更高阶一些，在模型处理新的数据块时，它会将之前处理过的信息（即FAM）作为一个动态更新的上下文，再次整合到当前的处理过程中。
这样就能很好地应对“爱忘事”的问题了。更妙的是，尽管引入了反馈机制来维持长期的工作记忆，但FAM的设计旨在保持与预训练模型的兼容性，不需要额外的权重。所以理论上说，大模型的强大记忆力，没有使其变得迟钝或者消耗更多的算力资源。
那么，这么妙的TransformerFAM是如何被探索出来的？相关技术又是啥？
从挑战中来，
滑动窗口注意力（Sliding Window Attention, SWA）这个概念，对TransformerFAM的设计至关重要。
在传统的Transformer模型中，自注意力（Self-Attention）的复杂度随着序列长度的增加而呈二次方增长，这限制了模型处理长序列的能力。
“在电影《记忆碎片》（2000 年）中，主角患有顺行性遗忘症，这意味着他无法记住过去 10 分钟发生的事情，但他的长期记忆是完好的，他不得不将重要信息纹在身上以记住它们。这与当前大型语言模型（LLMs）的状态类似，”论文中这样写道。
滑动窗口注意力（Sliding Window Attention），它是一种改进的注意力机制，用于处理长序列数据。它受到了计算机科学中滑动窗口技术（sliding window technique）的启发。在处理自然语言处理（NLP）任务时，SWA允许模型在每个时间步骤上只关注输入序列的一个固定大小的窗口，而不是整个序列。因此，SWA的优点在于它可以显著减少计算量。
但是SWA有局限性，因为它的注意力范围受限于窗口大小，这导致模型无法考虑到窗口之外的重要信息。
TransformerFAM通过添加反馈激活，将上下文表示重新输入到滑动窗口注意力的每个区块中，从而实现了集成注意力、区块级更新、信息压缩和全局上下文存储。
在TransformerFAM中，改进通过反馈循环实现。具体来说，模型在处理当前序列块时，不仅关注当前窗口内的元素，还会将之前处理过的上下文信息（即之前的“反馈激活”）作为额外的输入重新引入到注意力机制中。这样，即使模型的注意力窗口在序列上滑动，它也能够保持对之前信息的记忆和理解。
于是，经过这番改进，TransformerFAM就给了LLMs能够处理无限长度序列的潜力！
有了工作记忆的大模型，继续向AGI迈进
TransformerFAM在研究中展现出了积极的前景，这将毫无疑问地提升AI在理解和生成长文本任务中的性能，例如处理文档摘要、故事生成、问答等工作。
同时，无论是智能助手还是情感陪伴，一个有无限记忆力的AI听起来都更有吸引力。
有趣的是，TransformerFAM的设计灵感来源于生物学中的记忆机制，这一点与AGI追求的自然智能模拟不谋而合。这篇论文正是一个来自神经科学的概念——基于注意力的工作记忆——整合到深度学习领域的尝试。
TransformerFAM通过反馈循环为大模型引入了工作记忆，使得模型不仅能够记住短期的信息，还能够在长期序列中维持对关键信息的记忆。
通过大胆的想象，研究人员在现实世界与抽象概念间假设起桥梁。随着TransformerFAM这样的创新成果继续涌现出来，技术的瓶颈会一次次被突破，一个更加智能、互联的未来正向我们徐徐地展开画卷。