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大模型4比特推理不再需要校准数据:权重误差最小化顺带给出激活缩放,MX与NV格式上追平SmoothQuant

导语

DualQuant把权重重建误差最小化得到的列缩放直接当作激活缩放,在Llama与Qwen的4比特权重加激活量化上无需校准数据即可追平或超过基于校准的SmoothQuant,并在MX与NV块格式上明显优于免校准基线。

Source-provided article image: DualQuant: Dual-scale Calibration-free Weight-and-Activation Quantization for LLMs
Figure 1 · arXiv

正文

大模型的权重和激活可以同时压到4比特,而不再需要一批代表性文本做校准。 此前的激活量化通常依赖校准数据,例如SmoothQuant用校准集统计每通道激活来构造缩放;免校准的旋转类方法QuaRot虽然不用数据,却不针对激活量化误差。 在Llama与Qwen两族模型、WikiText-2与C4困惑度以及MMLU、HellaSwag、PIQA、ARC-Easy、WinoGrande零样本准确率上,DualQuant在多数模型和格式上追平或超过基于校准的SmoothQuant,并明显优于免校准的QuaRot与SINQ+,在MX与NV块格式上差距尤其大。

做法是给权重同时配行缩放和列缩放,让量化误差分摊到两个方向,而不是只按行分块共享一个缩放。 标准块量化每行只用一个共享缩放,某个位置的离群值会抬高整块的缩放,列方向的结构完全没被处理。 行缩放和列缩放分别只开一个时都不如两者同时开启,两者叠加的改善大致可加,说明它们针对的是互补的误差来源。

列缩放之所以能当激活缩放用,是因为它由权重单独算出,却恰好压低了那些激活离群值集中的通道。 SmoothQuant的缩放来自校准集上的激活统计,信息从激活流向权重;DualQuant的列缩放只来自静态权重矩阵。 在固定量化权重、只比较激活量化信噪比的隔离实验中,加上列缩放后各投影的激活信噪比一致提高,提升最大的是激活离群最明显的k_proj与v_proj。

接下来

报道覆盖的是免校准的权重加激活训练后量化:在Llama与Qwen两族模型上,针对INT4、MXINT4、MXFP4与NVFP4四种4比特格式,用WikiText-2与C4困惑度以及MMLU、HellaSwag、PIQA、ARC-Easy、WinoGrande零样本准确率衡量,并在单张RTX 4090上验证了Llama-3.1-8B的真实打包W4A4推理路径。适合做低比特推理部署与量化算法的人阅读。

列缩放与SmoothQuant校准缩放之间的相关性随投影不同而不同,论文明确说明这种相关性只是描述性的,不代表两者量化行为等价。SINQ+在MX与NV格式上的结果来自作者自己的扩展,未经原方法作者验证,只能当作尽力而为的基线。真实打包路径目前只在Llama-3.1-8B的INT4分组设置上验证。

来源