大模型-Attention面试

1 传统 Attention 存在哪些问题？

1. 传统 Attention 存在上下文长度约束问题；
2. 传统 Attention 速度慢，内存占用大；

2 Attention 优化方向

1. 提升上下文长度
2. 加速、减少内存占用

3 Attention 变体有哪些？

• 稀疏 attention：将稀疏偏差引入 attention 机制可以降低了复杂性；
• 线性化 attention：解开 attention 矩阵与内核特征图，然后以相反的顺序计算 attention 以实现线性复杂度；
• 原型和内存压缩：这类方法减少了查询或键值记忆对的数量，以减少注意力矩阵的大小；
• 低阶 self-Attention：这一系列工作捕获了 self-Attention 的低阶属性；
• Attention 与先验：该研究探索了用先验 attention 分布来补充或替代标准 attention；
• 改进多头机制：该系列研究探索了不同的替代多头机制。

4 Multi-Query Attention 篇

4.1 Multi-head Attention 存在什么问题？

• 训练过程：不会显著影响训练过程，训练速度不变，会引起非常细微的模型效果损失；
• 推理过程：反复加载巨大的 KV cache，导致内存开销大，性能是内存受限；

4.2 介绍一下 Multi-Query Attention？

Multi-Query Attention 在所有注意力头上共享 key 和 value。

4.3 对比-下Multi-head Attention 和 Multi-Query Attention?

• Multi-head Attention:每个注意力头都有各自的query、key和value。
• Multi-query Attention:在所有的注意力头上共享key和value。
  
  Falcon、PaLM、ChatGLM2-6B 都使用了 Multi-query Attention，但有细微差别。

• 为了保持参数量一致：
  • Falcon：把隐藏维度从 4096 增大到了 4544。多余的参数量分给了 Attention 块和 FFN 块
  • ChatGLM2：把 FFN 中间维度从 11008 增大到了 13696。多余的参数分给了 FFN 块

4.4 Multi-Query Attention 这样做的好处是什么？

减少 KV cache 的大小，减少显存占用，提升推理速度。

4.5 有哪些模型是使用 Multi-Query Attention ？

• 代表模型：PaLM、ChatGLM2、Falcon 等

5 Grouped-query Attention

5.1 什么是 Grouped-query Attention？

Grouped query attention：介于 multi head 和 multi query 之间，多个 key 和 value。

5.2 有哪些大模型使用 Grouped-query Attention ？

ChatGLM2、LLaMA2-70B 使用了 Grouped query attention。

6 FlashAttention

• 核心：用分块 softmax 等价替代传统 softmax
• 优点：节约 HBM，高效利用 SRAM，省显存，提速度
• 代表模型：Meta 推出的开源大模型 LLaMA，阿联酋推出的开源大模型 Falcon 都使用了 Flash Attention 来加速计算和节省显存
• 关键词：HBM、SRAM、分块 Softmax、重计算、Kernel 融合。

7 并行 Transformer Block

用并行公式替换了串行，提升了 15% 的训练速度。

• 在 8B 参数量规模，会有轻微的模型效果损失
• 在 62B 参数量规模，就不会损失模型效果

Falcon、PaLM 都使用了该技术来加速训练