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扩散语言模型引导不再多跑一遍前向:GCG只改注意力头特征,LLaDA-8B的Ruler从26.2升到29.5

核心概要

扩散语言模型靠迭代去噪并行生成文本,但已有引导方法要额外构造一个弱模型,每个去噪步多一次前向,推理成本翻倍。GCG先分析发现这类模型在去噪时更依赖局部上下文、常低估远处证据,于是直接在特征空间放大负责全局上下文的注意力头输出,不建弱模型。在LLaDA-8B、Dream-7B和LLaDA-1.5上,GCG在多个基准上优于U-CFG和A-CFG,且LLaDA-8B的FLOPs与未引导基线相同。

Source-provided article image: Global Context Guidance for Diffusion Large Language Models
arXiv

深度剖析

扩散语言模型做引导时不必再额外跑一个弱模型:GCG在单次前向内修改注意力头特征,就能提升对全局上下文的利用。 此前的U-CFG和A-CFG通过替换提示词或重掩码低置信token构造弱模型,每个去噪步需要基模型和弱模型两次前向,推理成本翻倍。 在LLaDA-8B上,GCG把GSM8K-CoT从46.7提到48.4、Ruler从26.2提到29.5,而FLOPs为15.9T,与未引导基线相同;U-CFG和A-CFG的FLOPs为31.8T。

做法是先找出哪些注意力头在拉取远处证据,再把这些头的输出中与局部头重合的部分减掉、放大剩余部分。 全局头与局部头按注意力分布质心排序选出,质心是注意力权重加权的查询与键平均距离,越大表示越关注远处位置。 头与目标块用LongBench的63个校准样本一次性选定,之后在所有评测基准上固定;在LLaDA-8B上,把全局头输出投影到局部头张成的子空间并放大残差,额外开销约为0.003% FLOPs。

引导方向选对了才有效:把同样的操作反过来加强局部上下文,或施加在对全局上下文不敏感的块上,效果都更差。 局部上下文引导LCG和最小敏感块LSB是GCG的两个对照变体,分别反转引导方向和更换目标块。 在LLaDA-8B上,LCG的GSM8K-CoT为47.6、Ruler为26.0,LSB的Ruler为23.4,均低于GCG的48.4和29.5;在Dream-7B和LLaDA-1.5上趋势相同。

启示与展望

评测覆盖LLaDA-8B、Dream-7B和LLaDA-1.5三个扩散语言模型,任务包括ARC、PIQA、HumanEval、MBPP、GSM8K-CoT、Ruler和MiniLongBench;全局头与目标块需针对每个模型单独选定一次,实验中在8块NVIDIA A6000上约需2至3小时。

作者指出,选取全局头、局部头和目标块需要单独的校准过程,每个模型约2至3小时,改进这一流程可提升实用性,尤其对更大的扩散语言模型;作者也说明GCG作用于现有模型,可能继承其偏见、隐私风险与幻觉等局限。