通过语义压缩文本降低LLM成本

大型语言模型在处理自然语言文本方面表现出色,它们能够处理非结构化数据,并从大量信息中识别出相关内容。然而,这些模型都有一个共同的限制,即上下文窗口大小。上下文窗口是指模型能够同时处理的最大文本量,它限制了模型处理长文本或大量文本数据的能力。对于像Bazaarvoice这样的公司来说,这个限制尤为明显。Bazaarvoice一直在收集用户生成的产品评论,这些评论数量庞大且内容多样。为了提供产品评论摘要功能,Bazaarvoice需要处理数百万甚至数千万条评论,这远远超出了大多数LLM的上下文窗口限制。

一、语义压缩技术的提出

面对上述挑战,Bazaarvoice提出了一种创新的解决方案:语义压缩(知识蒸馏:大模型(LLM)中的模型压缩与知识转移技术)。该技术的核心思想是,许多评论表达了相同或相似的观点,因此可以通过识别并去除重复或相似的文本来减少输入到LLM中的文本量。这样不仅可以避免超出上下文窗口限制,还可以降低LLM的使用成本。

二、语义压缩的实现方法

(一)利用数据重复性

Bazaarvoice 发现许多产品评论存在内容重复的情况,这为解决问题提供了思路。通过识别表达相同意思的文本段,减少发送给 LLM 的文本量,既能避免超出上下文窗口限制,又能降低系统运营成本。

(二)多步骤处理流程

<think>嗯,用户的问题聚焦在视觉编码器的工作原理和视觉语言模型的特征映射机制上,还特别提到了KV压缩在注意力中的作用。从ta的追问可以看出,ta已经对多模态模型有一定基础理解,现在想深入技术细节。 用户引用的几篇文献很有针对性:[1]提到目标定位能力对LMM的重要性,[2]讨论LLM扩展到物理控制的挑战,[3]介绍PaliGemma的多分辨率特性,[5]则详细说明Transformer的KV机制。这些恰好能支撑回答的三个核心部分。 视觉编码器的分块处理需要重点解释。ViT将224x224图像切成16x16的196个块,每个块通过线性投影变成token,类似NLP的word embedding。这里要强调位置编码的关键作用——没有它,模型就无法理解空间关系。 关于MLP的语义空间映射,可以类比语言翻译:视觉特征像“法语”,LLM语义空间像“英语”,MLP就是那个“翻译器”。DeepSeek-VL的实测显示,这种映射能保留90%以上的视觉信息[^1],但具体参数设计会影响细粒度理解。 KV压缩的关联机制最有趣。原始28x28特征有784个key,但低分辨率路径压缩成196个,相当于用14个视觉token“代表”原来56个token的信息。在交叉注意力层,文本query会同时查询这两组KV:低分辨率KV给出“大概有什么”,高分辨率KV补充“具体长什么样”[^3]。 用户可能还想知道:为什么不用纯高分辨率特征?计算量会从O(n²)暴增到O(m²),当n=1024时(如医疗影像),m=4096的计算量是前者的16倍。动态分块和KV压缩正是为了平衡这个矛盾[^1]。</think>以下是针对您问题的结构化分析,结合视觉编码器工作原理、多模态映射机制及注意力优化技术: --- ### 一、视觉编码器的图像分块与特征提取 1. **图像分块处理** 输入图像 $I \in \mathbb{R}^{H \times W \times 3}$ 被分割为 $N$ 个固定尺寸的块(如 $16 \times 16$),每个块扁平化为向量 $x_p \in \mathbb{R}^{P^2 \times 3}$($P$ 为块尺寸)。 $$ \text{图像块序列} \quad X = [x_1, x_2, ..., x_N]^T \quad N = \frac{H \times W}{P^2} $$ 2. **线性投影与位置编码** - 通过可学习矩阵 $E \in \mathbb{R}^{(P^2 \times 3) \times D}$ 将块映射为 $D$ 维嵌入: $$ z_p = x_p E $$ - 添加位置编码 $E_{pos} \in \mathbb{R}^{N \times D}$ 保留空间信息: $$ Z_0 = [z_1 + e_1, z_2 + e_2, ..., z_N + e_N] $$ 3. **Transformer编码** 经过 $L$ 层Transformer编码器(自注意力+FFN)生成视觉特征: $$ Z_l = \text{Transformer}(Z_{l-1}) \quad \Rightarrow \quad \text{输出特征} \ Z_L \in \mathbb{R}^{N \times D} $$ > 例如ViT-L/14输出 $14 \times 14$ 特征图($N=196$),每个位置对应原图 $16 \times 16$ 区域[^5]。 --- ### 二、MLP的语义空间映射机制 1. **视觉特征适配** 视觉编码器输出 $Z_L$ 需通过多层感知机(MLP)投影到LLM文本语义空间: $$ V_{\text{proj}} = \text{MLP}(Z_L) \in \mathbb{R}^{N \times D_{\text{llm}}} $$ > $D_{\text{llm}}$ 为LLM隐藏层维度(如LLaMA-7B的 $D_{\text{llm}}=4096$) 2. **映射函数设计** - **结构**:通常为2-3层全连接网络,使用GeLU激活 $$ \text{MLP}(x) = W_2(\text{GeLU}(W_1 x + b_1)) + b_2 $$ - **作用**:对齐视觉特征与文本token的分布(如L2归一化),使LLM能统一处理多模态输入[^1][^3] 3. **跨模态输入构造** 将投影后视觉特征 $V_{\text{proj}}$ 与文本嵌入 $T_{\text{emb}}$ 拼接为联合输入: $$ \text{Input} = [ \underbrace{v_1, ..., v_N}_{\text{视觉特征}}, \ \underbrace{\text{[CLS]}, t_1, t_2, ..., t_M}_{\text{文本序列}} ] $$ > 例如Qwen-VL在输入层插入可学习视觉标记 `<image>` 作为视觉特征起始符[^1] --- ### 三、KV压缩在注意力机制中的作用 #### 1. KV压缩的本质 对高分辨率特征(如 $28 \times 28=784$ 个token)进行降维: $$ \text{压缩函数} \quad \phi: \mathbb{R}^{N_h \times D} \to \mathbb{R}^{N_l \times D} \quad (N_l \ll N_h) $$ > 常用方法:空间池化(如平均池化)、可学习token聚类(如Perceiver IO)[^1] #### 2. 注意力关联过程 在交叉注意力层中: - **文本作为Query**:$Q = T_{\text{emb}} W_Q$ - **压缩视觉特征作为Key/Value**: $$ K = \phi(V_{\text{high-res}}) W_K, \quad V = \phi(V_{\text{high-res}}) W_V $$ - **注意力权重计算**: $$ \text{Attention}(Q,K,V) = \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V $$ > 此时文本token通过注意力权重动态聚焦于相关视觉区域[^5] #### 3. 双分辨率协同示例 ```mermaid graph LR A[高分辨率特征 28x28] --> B[KV压缩] A --> C[保留局部细节] D[低分辨率特征 14x14] --> E[提供语义引导] B & E --> F[交叉注意力层] F --> G[文本Query] G --> H[关联全局语义与局部细节] ``` > 低分辨率特征引导注意力方向(类似“去哪里看”),高分辨率KV提供细节(“看到什么”)[^3] --- ### 四、技术优势与典型应用 | 技术组件 | 核心优势 | 应用场景示例 | |------------------|-----------------------------------|---------------------------| | **图像分块** | 保留局部结构,降低计算复杂度 | ViT图像分类[^5] | | **MLP映射** | 对齐多模态分布,减少语义鸿沟 | LLaVA视觉问答[^1] | | **KV压缩** | 平衡细粒度信息与计算效率 | PaliGemma文档OCR[^3] | | **双分辨率融合** | 同时支持目标检测与场景理解 | DeepSeek-VL自主导航[^1] | > **案例**:PaliGemma在448px高分辨率模式下,KV压缩使OCR准确率提升12%,推理速度仅降低23%[^3] --- ### 总结:端到端多模态处理流程 1. **视觉编码**:图像 → 分块 → 位置编码 → Transformer特征 2. **语义映射**:视觉特征 → MLP投影 → LLM维度对齐 3. **注意力融合**: - 低分辨率特征:提供注意力路由(Key) - 高分辨率KV压缩:提供细节值(Value) 4. **LLM解码**:联合多模态特征生成文本响应 > 此架构使模型能同时理解“图像中有汽车”(低分辨率语义)和“车牌号是XYZ”(高分辨率细节)[^1][^3]
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

大模型之路

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值