論文紹介：∞-former: Infinite Memory Transformer

第14回最先端NLP勉強会（2022年9月26日、27日）発表用資料

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1. ∞-former: Infinite Memory Transformer Pedro Henrique Martins, Zita Marinho, André F. T. Martins ACL 2022 お茶大 村山友理
2. Prior Work • ⻑いcontext をどう扱えば良いか︖ 2 Transformer Layer 𝑋! STM q k,v ... Transformer Layer 𝑋! STM CM q k,v ... Compressive Transformer [Rae+ 2019] Transformer-XL [Dai+ 2019]
3. Infinite Memory Transformer • 過去の⼊⼒系列を連続値にして扱う 3
4. Long-term Memory • ⼊⼒Xに畳み込み（stride=1, width=3）をし、スムージングを⾏う Lはinput size, eはembedding size • Xを連続値 ! 𝑋(𝑡)に変換 𝑡 ∈ 0, 1 : 𝑡! = 𝑖/𝐿 𝜓 𝑡 ∈ ℝ"はN個のRBF (radial basis function) のベクトル B ∈ ℝ"×$は多変量リッジ回帰によって得られる係数⾏列 4
5. Long-term Memory 𝑄 = 𝑋𝑊" ∈ ℝ#×% 𝐾 = 𝐵𝑊& ∈ ℝ'×% 𝑉 = 𝐵𝑊( ∈ ℝ'×% • attention mechanism としてガウス分布を⽤いる 5
6. Long-term Memory • 𝑧),+ は𝑍#,-,) ∈ ℝ#×.の⾏を成す • Transformerのcontext vector 𝑍, と⾜し合わせて最終的なcontext vector 𝑍を得る 6 ← attention × value
7. Unbounded Memory 7 • ! 𝑋(𝑡)を圧縮 • ! 𝑋(𝑡)から𝑀個のベクトルを等間隔にサンプリング
8. Sticky Memories • 重要な部分のメモリを積極的に保存したほうが良いのでは︖ • 前ステップのattentionからヒストグラムを作成し、D個の等間隔なbinに分割 {𝑑/, … , 𝑑0} • 各binについてattention probability 𝑝(𝑑1 )を計算 • 𝑝に従ってM個をサンプリング 8
9. Complexity • Key matrix 𝐾 は基底関数の数𝑁 だけに依存し、contextの⻑さとは無関係 • Complexityもcontextの⻑さとは独⽴ • short-term memory も使う場合︓ • LTMのみの場合︓ • どちらもvanilla transformer より⼩さい 9
10. Sorting • 系列のトークンを頻度順に並べる • モデルが直近のトークンだけでなく⻑期記憶も⾒ているか調べるために、 トークンの確率分布を変化させていく • 系列が⻑くなるほど𝛼 ∈ [0,1]は0から1に徐々に増加 • vocabulary size 20 • 4,000, 8,000, 16,000トークンで実験 10
11. Sorting • Transformer • 3 layers • 6 attention heads • input size L = 1,024 • memory size 2,048 • LTM (N = 1,024 basis functions) 11
12. Document Grounded Dialogue • CMU Document Grounded Conversation dataset (CMU-DoG) [Zhou+ 2018] • より難しくするために、会話が始まる前にしかdocumentにアクセスできなくする • GPT-2 small + continuous LTM (N = 512 basis functions) 12
13. Document Grounded Dialogue 13
14. Document Grounded Dialogue 14
15. LTMのアテンションの層による違い 15
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20. まとめ • Infinite Memory Transformer を提案 • Unbounded context • 計算量はcontextの⻑さと独⽴ • Sorting, Language modeling, Document grounded dialogue で実験 • ⻑期記憶の有⽤性を⽰した 20