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为何 Gated DeltaNet 能经受住 4 位量化:用于混合型 27B LLM 递归半部分的 NVFP4 W4A4

Why Gated DeltaNet Survives 4-Bit Quantization: NVFP4 W4A4 for the Recurrent Half of a Hybrid 27B LLM

· 40天前

精选理由

为混合LLM提供可直接落地的4位量化方案与机理解释

AI 摘要

混合型 LLM 将 softmax 注意力与线性注意力层(如 Gated DeltaNet, GDN)配对,其递归状态以固定大小总结上下文。早期社区对 Qwen3.8-27B(48 个 GDN 层,16 个 attention 层)的 4 位量化实现,出于“递归中的误差会在长上下文中累积”的直觉,保留了 GDN 块为 8 位或 16 位精度——尤其是其衰减门和写入强度门。我们通过构建 Minima 来检验这一直觉:对全部 496 个线性层(包括 GDN)都采用 NVFP4 W4A4。我们在 4K/32K 的困惑度、MMLU-Pro、GSM8K、AIME'25、GPQA-Diamond、LiveCodeBench,以及到 64K 的 RULER 检索上测试发现,Minima 在种子噪声范围内与 BF16 相当(5 项任务平均 -0.52),同时是我们比较的方案中最小(17.5 GiB)且预填充最快(+14-19%)的方案,而且其 32K 困惑度差距会随位置缩小。一个四部分的机制研究解释了原因:(i) NVFP4 的 16 元素块缩放将残差流中的极端离群值局部化,使不同层角色之间的激活误差更加均衡;(ii) 所谓脆弱的门投影反而最不敏感——softplus/指数和 sigmoid 参数化把约 11% 的 GEMM 误差压缩为约 2% 的输出误差;(iii) delta-rule 递归在 32K token 上将注入噪声维持在平坦平台,并在数百步内忘记一个状态脉冲,因为每次写入都会沿当前 key 方向覆盖状态;(iv) 单个 token 的量化成本会随上下文而被冲淡,而不是累积。我们还修复了一种全局尺度不匹配:当按模块校准的 NVFP4 检查点由将这些模块融合为一个 GEMM 的 kernels 提供服务时会出现该问题,并表明经过校准的 FP8 KV-cache 尺度不会带来性能损失。结果表明,一个实用方案是——全部量化,附带 KV 尺度——并且给出了一个机理性解释:为什么混合型 LLM 的递归半部分是更容易量化的那一半。检查点:https://huggingface.co/minima-ai/mnma_qwen3.8_27b_nvfp4

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