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[AI学术] 量化导致内存问题:低精度时序推理中的循环状态写回

发布于:2026-09-07 22:00 最后更新:2026-09-08 00:37
#Machine Learning #Artificial Intelligence

量化常用于降低神经网络推理的计算和内存开销,但在循环网络中,量化后的状态会在下一个时间步返回,存储规则会影响后续计算。我们将这种规则称为“循环状态写回”。

在本文中,我们在一个用于荧光寿命成像的紧凑 GRU 编码‑解码器上进行实验。该成像任务需要从高噪声的时域荧光信号中估计短寿命分量 $\tau_1$ 和长寿命分量 $\tau_2$。

固定已训练模型,仅将连续状态传播替换为确定性的 4 位状态存储后,$\tau_1$ 的估计误差约增大 70 倍,$\tau_2$ 增大约 300 倍。错误来源是许多细小的更新未能超过写入阈值,导致存储状态几乎不变,而网络仍在产生变化。

引入误差反馈、残差记忆和方向记忆可以把这些被抑制的更新信息跨时间传递,从而在不重新训练的情况下恢复精度。

通过精度扫描发现,提升状态精度反而可能使固定的循环解更差;而在训练时匹配状态接口则可以学习到兼容性。

为验证该现象是否普遍,我们在独立训练的 LSTM 上重复相同的后训练干预。粗糙的写回同样导致失败,误差反馈恢复精度,且针对状态的干预显示细胞状态对写回更敏感,而隐藏状态相对稳健。

综上,循环状态写回是低精度循环动态的关键因素,状态存储接口应成为量化循环推理的核心设计考量。点评

原文链接: https://arxiv.org/abs/2609.04490

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