- Kimi Linear เป็นโครงสร้างไฮบริดที่จัดวาง KDA และ MLA ในอัตรา 3:1 และภายใต้เงื่อนไขการฝึกเดียวกัน ทำผลงานได้สูงกว่า MLA ล้วนทั้งในบริบทระยะสั้น·ระยะยาว และการประเมินด้าน reinforcement learning โดยรวม
- โมดูลหลัก Kimi Delta Attention(KDA) แยก gate การลืมระดับ head ของ Gated DeltaNet ให้ละเอียดเป็นระดับ channel ทำให้แต่ละมิติคุณลักษณะของหน่วยความจำ RNN ที่มีขนาดจำกัดมีอัตราการลืมเป็นอิสระต่อกัน
- ด้วยเมทริกซ์ทรานซิชันแบบ Diagonal-Plus-Low-Rank(DPLR) เฉพาะทางและอัลกอริทึมขนานแบบราย chunk ช่วยลดปริมาณการคำนวณเมื่อเทียบกับ DPLR ทั่วไป และประสิทธิภาพของ operator เพิ่มขึ้นประมาณ 100%
- ฝึกโมเดลที่มี active parameters 3B·พารามิเตอร์รวม 48B ด้วยโทเค็น 1.4T ได้คะแนน 51.0 บน MMLU-Pro 4K, 84.3 บน RULER 128K พร้อมความเร็วเพิ่มขึ้น 3.98 เท่า และที่ 1M โทเค็น เวลาในการสร้างต่อ output token เร็วกว่า MLA 6.3 เท่า
- ในการสร้างข้อความยาว สามารถ ลด KV cache ได้สูงสุด 75% และนำไปใช้ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนอินเทอร์เฟซ cache·scheduling ของ pipeline full attention เดิม อีกทั้งยังเผยแพร่ kernel KDA, การใช้งานบน vLLM และ model checkpoint แล้ว
คอขวดที่ full attention สร้างขึ้นในการ reasoning ระยะยาว
- LLM แบบ agent และการขยาย test-time ด้วย reinforcement learning ต้องประมวลผล trajectory ยาว ๆ, การโต้ตอบกับการใช้เครื่องมือ และพื้นที่การตัดสินใจที่ซับซ้อนระหว่างการ inference
- softmax attention มาตรฐานมี time complexity เพิ่มขึ้นแบบกำลังสอง และ KV cache โตตามความยาวบริบท จึงจำกัด throughput, การขยายบริบท และการโต้ตอบแบบเรียลไทม์
- linear attention สามารถลดความซับซ้อนในการคำนวณได้ แต่มีพลังการแสดงออกจำกัด จึงเคยทำผลงานต่ำกว่า softmax attention แม้ในการทำ language modeling บน sequence สั้น
- กลไก gating·decay และ delta rule ในระยะหลังช่วยลดช่องว่างด้านคุณภาพบน sequence ความยาวปานกลาง แต่โครงสร้าง linear ล้วนมีข้อจำกัดในการ modeling sequence ระยะยาวและการค้นคืนภายในบริบท เพราะความจุสถานะแบบจำกัด
- โครงสร้างไฮบริดที่ผสานชั้น global attention บางส่วนกับชั้น linear จำนวนมากเริ่มเกิดขึ้นเป็นทางเลือกประนีประนอมระหว่างคุณภาพและประสิทธิภาพ แต่โมเดลเดิมมีสเกลจำกัดหรือยังขาดการประเมิน benchmark ที่หลากหลาย
จาก linear attention ถึง Gated DeltaNet
- linear attention พื้นฐานสะสมความเชื่อมโยง key-value เข้าในสถานะวนซ้ำรูปแบบเมทริกซ์อย่างต่อเนื่อง และใช้สิ่งนี้เป็น fast weight ซึ่งเป็นหน่วยความจำเชื่อมโยงชั่วคราว
- ไม่มีเกณฑ์ตัดสินว่าควรลบความจำใด ทำให้สถานะสะสมอย่างไม่จำกัดและเกิดการรบกวนในบริบทยาว
- DeltaNet ทำ online gradient descent ต่อ reconstruction loss เพื่อให้สถานะกู้คืน key เป็น value ได้
- ใช้ delta rule แบบคลาสสิกที่แก้ไขสถานะเดิมอย่างต่อเนื่อง
- การอัปเดต rank 1 เทียบเท่ากับ generalized Householder transform และสามารถทำ parallelization แบบราย chunk ได้
- Gated DeltaNet(GDN) เพิ่ม scalar forgetting gate
αtเพื่อทำให้ความเชื่อมโยงเก่าค่อย ๆ จางลง- gate ทำงานคล้าย weight decay ต่อ fast weight และทำให้เกิดกลไกการลืมที่คล้าย data-dependent L2 regularization
- ควบคุมอายุของหน่วยความจำและลดการรบกวน ขณะยังคงโครงสร้าง parallelization ของ DeltaNet
- GDN สามารถตีความได้ว่าเป็น positional encoding แบบคูณที่ผ่อนคลายข้อจำกัด orthogonality ของ RoPE เนื่องจากเมทริกซ์ทรานซิชันขึ้นกับข้อมูลและเรียนรู้ได้
การควบคุมหน่วยความจำอย่างละเอียดของ Kimi Delta Attention
- KDA แทนที่ scalar decay ตัวเดียวของ GDN ด้วย gate ระดับ channel แบบ diagonalized เพื่อควบคุมการ decay ของหน่วยความจำและข้อมูลตำแหน่งในแต่ละมิติคุณลักษณะอย่างเป็นอิสระ
- อัตราการลืมราย channel ช่วยปรับหน่วยความจำ RNN แบบ finite state ที่จำกัดได้แม่นยำขึ้น และให้ความละเอียดคล้ายกับ Gated Linear Attention(GLA)
- dynamics ของทรานซิชันถูก parameterize ด้วย เมทริกซ์ DPLR แบบเฉพาะทาง โดยยังคงความสอดคล้องกับ delta rule แบบคลาสสิก
- ลำดับของการแปลงเมทริกซ์ rank 1 ถูกบีบอัดเป็น representation แบบ dense เพื่อรองรับการประมวลผลขนานแบบราย chunk ที่เสถียร แม้อยู่ภายใต้ diagonal gating
อัลกอริทึมขนานแบบราย chunk
- แบ่ง sequence เป็น chunk ความยาวคงที่ และใช้สถานะสุดท้ายของ chunk ก่อนหน้าเป็นสถานะเริ่มต้นของ chunk ถัดไป
- ใช้ WY representation มัดการอัปเดต rank 1 หลายรายการเป็น representation บีบอัดหนึ่งชุด และทำตามการกระจายของ Comba เพื่อไม่ให้ต้องทำ matrix inversion เพิ่มเติมในการคำนวณถัดไป
- UT transform ลด FLOP ของการดำเนินการที่ไม่ใช่ matrix multiplication ช่วยเพิ่มอัตราการใช้ฮาร์ดแวร์ระหว่างการฝึก
- inverse ของเมทริกซ์สามเหลี่ยมล่างคำนวณทีละแถวโดยใช้ forward substitution ของ Gaussian elimination
- การอัปเดตสถานะทำในรูปแบบเมทริกซ์แบบราย chunk และในขั้น output จะผสานการประมวลผลวนซ้ำระหว่าง chunk กับการประมวลผลขนานภายใน chunk
- จัดโครงสร้างการคำนวณภายใน chunk ให้เน้น matrix multiplication เพื่อใช้ throughput ของ Tensor Core
ปริมาณคำนวณที่ลดลงเมื่อเทียบกับ DPLR ทั่วไป
- ทั้ง KDA และ generalized DPLR รองรับการ decay อย่างละเอียด จึงสอดคล้องกันในแง่ความจุในการแสดงออก
- การ decay อย่างละเอียดอาจก่อปัญหาความแม่นยำเชิงตัวเลขในการหารภายใน chunk
- GLA ใช้การคำนวณใน log domain และ secondary chunking แบบ full precision แต่จำกัดการใช้ matrix multiplication แบบ half precision ทำให้ความเร็วของ operator ต่ำลง
- KDA ผูกตัวแปรทั้งสองของ DPLR transition เข้ากับ key
k- ลดการคำนวณเมทริกซ์ chunk ลำดับที่สองจาก 4 ชุดเหลือ 2 ชุด
- ตัด matrix multiplication เพิ่มเติมออก 3 ครั้ง
- จากการวัด kernel ตามความยาว input ประสิทธิภาพ operator ของ KDA สูงกว่า DPLR ทั่วไปประมาณ 100%
องค์ประกอบของโมเดล Kimi Linear
- backbone ของโมเดลตาม Moonlight โดยวางชั้น MoE channel mixing ไว้หลังชั้น token mixing
- query·key·value ของแต่ละ head ใน KDA คำนวณผ่าน ShortConv และ Swish
- เพิ่ม L2 normalization ให้ query และ key เพื่อเสถียรภาพของ eigenvalue
- มิติ head ของ key และ value ตั้งไว้ที่ 128 ในทุกการทดลอง
- gate การ decay ราย channel ถูก parameterize ด้วย low-rank projection ที่มี rank เท่ากับมิติ head และใช้ฟังก์ชัน decay คล้ายกับ GDN·Mamba
- ก่อน output projection ใช้ RMSNorm ราย head และ data-dependent output gate
- output gate ก็ถูกจัดเป็น low-rank เพื่อคงประสิทธิภาพใกล้เคียงกับ full-rank gate พร้อมรองรับการเปรียบเทียบจำนวนพารามิเตอร์อย่างเป็นธรรม
- gate นี้ช่วยบรรเทา Attention Sink
ไฮบริด KDA และ MLA แบบ 3:1
- เพื่อชดเชยข้อจำกัดของ linear attention ล้วนในการค้นคืนบริบทระยะยาว จึงวางชั้น Full MLA ซึ่งเป็น full global attention ไว้ระหว่างชั้น KDA
- แทนที่จะผสม head ภายในชั้นเดียว จะสลับวางเป็นชั้นเต็ม ๆ
- การจัดระดับชั้นทำให้ infrastructure เรียบง่ายและเสถียรภาพการฝึกสูงขึ้น
- ในการทดลอง อัตรา 3:1 ที่ทำซ้ำ KDA 3 ชั้นตามด้วย MLA 1 ชั้น ให้สมดุลดีที่สุดระหว่างคุณภาพกับ throughput
- ในการสร้างข้อความยาว เฉพาะชั้น full attention เท่านั้นที่คง KV cache จึงลดการใช้หน่วยความจำและ KV cache ได้สูงสุด 75% พร้อมรักษาการไหลของข้อมูลทั่วทั้งโมเดล
การใช้ NoPE และผลการประเมิน
- ชั้น MLA ทั้งหมดใช้ NoPE ที่ไม่ใช้ positional encoding และให้ KDA รับผิดชอบข้อมูลตำแหน่งกับอคติด้านความใหม่
- KDA ทำหน้าที่คล้ายหรือแข็งแรงกว่าองค์ประกอบช่วยรับรู้ตำแหน่ง เช่น short convolution หรือ sliding window attention
- เมื่อใช้ NoPE สามารถแปลง MLA เป็น Multi-Query Attention(MQA) ล้วนที่มีประสิทธิภาพในการ inference ได้
- ไม่จำเป็นต้องใช้เทคนิคอย่างการปรับแต่งตามความถี่ของ RoPE หรือ YaRN ทำให้การฝึกบริบทระยะยาวง่ายขึ้น
- ในการเปรียบเทียบที่ฝึกด้วยโทเค็น 1.4T ด้วยวิธีเดียวกัน Kimi Linear ได้ผลลัพธ์ดังนี้
- บน MMLU-Pro 4K ได้ 51.0 คะแนน เหนือ MLA 47.2 คะแนน และ GDN-H 47.9 คะแนน
- บน RULER 128K ได้ 84.3 คะแนนและเร่งความเร็ว 3.98 เท่า เหนือ MLA 81.3 คะแนน และ GDN-H 80.5 คะแนน
- ที่ 1M โทเค็น เวลาในการสร้างต่อ output token(TPOT) คือ 1.84ms ซึ่ง เร็วกว่า 6.3 เท่า เมื่อเทียบกับ 11.48ms ของ MLA
- ยังรักษา TPOT ต่ำได้แม้กับ sequence ยาว ทำให้ใช้ batch ที่ใหญ่ขึ้นได้
- โมเดล pre-training มี active parameters 3B และพารามิเตอร์รวม 48B โดยเหนือกว่า MLA ล้วนอย่างสม่ำเสมอในงานบริบทระยะสั้น บริบทระยะยาว และงาน post-training แบบ reinforcement learning
- เผยแพร่ KDA kernel, การผสานกับ vLLM และ checkpoint Kimi-Linear-48B-A3B-Instruct แล้ว
- สามารถแทนที่ได้โดยไม่ต้องแก้ไขอินเทอร์เฟซ cache หรือ scheduling ของ pipeline full attention เดิม
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
หากดู บทความวิจัย Kimi K3 ที่เพิ่งเผยแพร่ จะเห็นว่าเป็นสถาปัตยกรรมที่ขยาย Kimi Linear ที่กล่าวถึงที่นี่ไปสู่สเกลใหญ่ และเพิ่ม native vision รวมถึงการปรับปรุงด้าน reinforcement learning เป็นต้น
https://arxiv.org/abs/2607.24653
สงสัยว่าความฉลาดที่เห็นในโมเดลล้ำสมัยนั้นเป็น ปรากฏการณ์อุบัติใหม่ ที่เกิดขึ้นจริง ๆ เฉพาะเมื่อขยายสถาปัตยกรรมหรือไม่
โมเดลโครงสร้างเดียวกันที่มีพารามิเตอร์ 1 ล้านตัวยังแก้ปริศนาพื้นฐานไม่ได้ แต่โมเดล 1 ล้านล้านพารามิเตอร์กลับสร้างตัวอย่างโต้แย้งต่อข้อคาดการณ์จาโคเบียนได้ ดูขัดกับสัญชาตญาณอยู่เหมือนกัน ต่อให้เพิ่มการคำนวณให้กับอัลกอริทึมจัดเรียงแบบง่าย ๆ ก็ไม่ได้ทำให้ชนะ quicksort ได้ แต่การวิจัย LLM สมัยใหม่ดูเหมือนการแข่งขันที่คาดหวังว่าคำตอบจะเกิดขึ้นจากการขยายอัลกอริทึมและโครงสร้างเดิมไปเรื่อย ๆ
ต้นฉบับสั้น ๆ ก็น่าอ่าน: http://www.incompleteideas.net/IncIdeas/BitterLesson.html
โมเดลใหญ่สร้างฐานตั้งต้นในพื้นที่ internal representation นั้นได้ง่ายกว่า และหลังจาก optimize ไปแล้ว น้ำหนักส่วนใหญ่ก็อาจแทบไม่ได้ทำอะไรเป็นพิเศษก็ได้ เรายังไม่ชัดเจนว่าต้องใช้ expressiveness แค่ไหนในการเรียนรู้พื้นที่นี้ แต่จนถึงตอนนี้ดูเหมือนต้องใช้พารามิเตอร์ระดับหลายพันล้าน
คำถามที่น่าสนใจกว่าคือโมเดลควร invariant ต่อข้อมูลมากแค่ไหน ผมคิดว่าสาเหตุที่ความสามารถด้านคณิตศาสตร์และการเขียนโปรแกรมยกระดับ performance โดยรวมได้มาก เพราะเป็น ทักษะ ที่นำไปใช้ซ้ำได้กับงานหลากหลาย การฝึกตรรกะการเขียนโปรแกรมที่ไม่ขึ้นกับภาษาและงานอย่างเข้มข้น อาจเป็นทางไปสู่โมเดลที่เล็กลงได้
ถ้าเปรียบเทียบ โมเดลเล็กอาจติดอยู่ภายในระดับ bubble sort เพราะข้อจำกัดด้านความจุและสัญญาณการเรียนรู้ แต่โมเดลใหญ่สามารถค้นลึกกว่าและพบวิธีที่ใกล้กับ quicksort ได้
สติปัญญาไม่ใช่เรื่องสองขั้ว โมเดล 1 พันล้านพารามิเตอร์และ 10 ล้านล้านพารามิเตอร์ต่างก็มีสติปัญญาในระดับหนึ่ง แบบแรกอาจถูกมองข้ามง่ายเพราะพึ่งพาความสม่ำเสมอทางสถิติมากเกินไป ส่วนแบบหลังเพียงพัฒนาจนถึงขั้นหาตัวอย่างโต้แย้งใหม่ต่อข้อคาดการณ์ที่ยังไม่แก้ได้ ระหว่างสองจุดนี้ก็ดูใกล้เคียงกับการสะสมของการปรับปรุงเล็ก ๆ จนกลายเป็นหิมะถล่ม มากกว่าการกระโดดแบบฉับพลัน
ผลลัพธ์เฉพาะอย่างความสามารถทางคณิตศาสตร์อาจดูเหมือนพุ่งขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่เบื้องล่างคือการสะสมทีละน้อยของ ความสามารถทั่วไป ในการลดข้อผิดพลาดและฟื้นตัวจากข้อผิดพลาด เมื่อความสามารถแบบนี้ดีพอ ปัญหาตรรกะชนิดใหม่ทั้งหมดก็เริ่มแก้ได้
แล็บของ Marcus Hutter แสดงสิ่งนี้ด้วย Solomonoff induction และชี้ว่า bias นี้มีประสิทธิภาพในเชิงสากล bias ที่มีประสิทธิภาพสามารถใช้ curse of dimensionality ในทางกลับกัน ทำให้ performance ในโมเดลใหญ่เพิ่มขึ้นต่อเนื่อง คล้ายกับการได้คำตอบที่ดีกว่าเมื่อมีข้อมูลมากขึ้น
อย่างไรก็ตาม กลุ่มโมเดลที่มีคุณสมบัตินี้แคบอย่างยิ่ง และใกล้เคียงกับการโชคดีที่ไปถึงจุดนั้นได้ นี่คือเหตุผลที่หลักสถิติทั่วไปยังคงสอนว่าโดยมากไม่ควรคาดหวังพฤติกรรมแบบนี้
การเพิ่มจาก 1 ล้านเป็น 1 ล้านล้านพารามิเตอร์คือ การขยาย 1 ล้านเท่า คล้ายกับการย่อสมองมนุษย์ลงเหลือ 1% ในแต่ละมิติ หรือระดับไม่กี่มิลลิเมตร
เริ่มสร้างโมเดลภายในด้วย Kimi Linear แต่ Gated Deltanet 2 ที่ออกมาภายหลังดูเหมือนเป็นรุ่นพัฒนาต่อในแง่ expressiveness และในการทดสอบของเราเองก็ทำได้ดีกว่าจริง
https://arxiv.org/abs/2605.22791
ยอดเยี่ยมที่เปิดซอร์ส KDA kernel และ implementation สำหรับ vLLM เพื่อการวิจัย และยังเผยแพร่ checkpoint ของโมเดลทั้งแบบ pre-training และ instruction tuning ด้วย
ถ้าอยากเชื่อว่าความสำเร็จของ Kimi มาจาก การโจมตีด้วยการกลั่นโมเดล เท่านั้น ก็ข้ามงานวิจัยนี้ไปได้เลย
เมื่อเทียบกับโมเดล full attention ขนาดเดียวกัน อยากรู้ว่า performance ด้าน การค้นหาในบริบทยาว โดยเฉพาะ needle-in-a-haystack หรือ RULER เป็นอย่างไร ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นนั้นยอดเยี่ยม แต่โมเดลผสม linear attention มักพังตรงส่วนนี้
ถ้า Transformer นอกมาตรฐาน แบบนี้เริ่มถูกใช้อย่างแพร่หลาย สงสัยว่าบริษัทอย่าง Etched จะลำบากหรือไม่
บทความนี้เป็น ข้อมูลปี 2025 และผ่านไปแล้ว 9 เดือน ระหว่างนั้นมีโมเดลหลัก ๆ เปิดตัวใหม่
contribution หลักของบทความ K3 คือ Stable LatentMoE เนื่องจากบีบอัดข้อมูลที่ส่งต่อระหว่างเลเยอร์เหมือนโมเดลบางตัว จึงมีเงื่อนไขเฉพาะที่ router ต้องมี และ K3 เพิ่ม performance ด้วยกลยุทธ์การเลือก expert ที่สมดุลกว่า