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循环推理不再只留最后一次输出:注意力残差让7M小模型在数独上撑到24960层,准确率还在涨

导语

循环Transformer此前每轮只把最新输出传给下一轮,深度一加就丢掉已解出的状态;改用对历史输出做注意力加权的残差连接后,7M参数模型在数独极端集上把精确准确率从74.7%提到97.9%,并在24960层评估时仍保持92.74%。

Source-provided article image: Scaling to Tens of Thousands of Test-Time Iterations with Loop-Native Attention Residuals
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正文

循环推理模型的状态传递规则被换掉了:下一轮不再只接收最新一次的输出,而是接收对历次输出加权求和后的状态。 此前的carry-last规则把每轮输出原样传给下一轮,早期计算只能通过最新状态间接保留,一次噪声迭代会污染后续传播。 在数独极端集上,carry-last的TRM在468层达到62.2%的精确准确率峰值,到1872层降到58.1%;同一深度区间内新连接持续上升并达到90.9%。

加权方式由内容打分和时间衰减两部分决定,并且可以写成只保留一个加权向量和一个归一化标量的递推式。 对全部历史输出做完整注意力需要保存每一步的表示,内存随迭代次数增长。 共享的伪查询在每个候选产生时只打一次分,学习到的指数衰减再压低旧候选的权重;该递推与完整加权求和代数等价,每个token的持久状态不随循环次数增长。

学习到的步长在解题瞬间跳升,解题后回落,未解出的题则一直保持压低。 若打分器对所有输出给等权,步长会收敛到0.56这一等权基线。 在更新13及以后解出的题上,解题前平均步长约0.40,解题那一步升到0.91,随后六次更新内回到0.56;解码全对的候选内容得分中位数为7.25,接近8.0的截断上界,错误格增多时得分单调下降。

接下来

报道覆盖的是符号谜题与抽象视觉变换任务:数独极端集、Maze-Hard、ARC-AGI-1与ARC-AGI-2,模型为7M参数的嵌套循环推理器,训练沿用TRM的深度监督流程。深度扫描在固定样本上不重训进行,层评估数从156到24960。持久状态为每个谜题582.8 KiB,与循环预算无关。

作者指出,聚合状态落在候选表示的凸包内,因此不会放大范数,但要在任意多轮上给出统一界,还需要候选范数本身保持有界。消融显示去掉内容打分会让准确率下降6到7个百分点,而把打分置零等价于carry-last时准确率降到1.5%,说明该连接与训练时的状态分布绑定。深度研究固定了监督段数与每段层数,只改变外层循环数。

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