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条件记忆表不再按访问频率分比特:按门控逐次查询,DeepSeek表显存从23.6降到3.04 GiB

核心概要

大模型把部分事实知识存进按前文词串检索的哈希表,低比特量化会先丢掉长尾事实,而按访问频率给常用行更高精度反而比随机选择更差。GateRQ把每行存成逐级细化的残差码,先用1比特码算出每个查询的门控,再只给门控排名靠前的查询读取更深层。在DeepSeek-V4.1-Flash上,它把每GPU表显存从23.6 GiB降到3.04 GiB,vLLM吞吐在两种负载下比FP8表常驻显存分别高约11%和约31%,PopQA在1.50比特/查询时比FP8低约1个点。

Source-provided article image: Let the Gate Decide: Per-Lookup Precision for Quantized Conditional Memory in LLMs
arXiv

深度剖析

条件记忆表的量化精度分配从按行统计改为按每次查询决定,决定依据是模型自己的门控。 此前的通行做法来自推荐系统嵌入表:给访问频繁的行更大维度或更高精度,前提是每次访问对输出的贡献相同。 在PopQA上,把额外精度给访问最频繁的那部分查询,其消除的误差低于把同样精度随机分配,说明频率规则把比特花在了最不重要处。

每行被存成一条可逐级加深的残差码阶梯,第一级留在GPU显存里用于算门控,更深层只在需要时从主机内存读取。 这套方案叫GateRQ,即门控驱动的残差量化,它不改动模型的门控机制,也不需要重新训练。 在DeepSeek-V4.1-Flash与Qwen3.8-Flash-Next两个模型、TCQ、INT、PQ三种编码器和两种读取预算下,GateRQ在全部成对PopQA比较中优于按期望门控、随机和按频率三种选择规则,且这些差异均显著。

启示与展望

演示范围是两个带条件记忆层的模型DeepSeek-V4.1-Flash与Qwen3.8-Flash-Next、三种编码器和每查询1.50与2.10比特两种读取预算,精度在PopQA、TriviaQA、CMMLU、NQ-open四个基准的完整测试集上评测。原生vLLM实现只覆盖DeepSeek,吞吐数据来自单次运行的具体负载。

在1.50比特/查询时,GateRQ的PopQA比FP8低约1个点;在2.10比特时,TCQ阶梯下低0.2到0.3个点,INT阶梯下低约0.7个点,不同编码器的差距并不一致。读取1.50与2.10比特相对完整两级或三级阶梯没有统计显著的PopQA差异,但这不构成等价性证明。吞吐提升主要来自更大的KV缓存而非更少读取比特,且为特定负载下的单次测量,原生四任务精度仍待与精度实验交叉核对。