RecurrentModels


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#NLP #LanguageModel #LongSequence #memory #One-Line Notes Issue Date: 2026-03-08 GPT Summary- Memory Caching(MC)を用いてリカレントモデルのメモリを強化。MCはメモリ状態をキャッシュし、RNNの実効メモリ容量をシーケンス長に応じて拡張する。これにより、O(L)の計算量のRNNとO(L^2)の計算量のTransformersの間でトレードオフを提供。MCのバリアントを実験し、文脈内リコールタスクでTransformersに迫る性能を示し、最先端のリカレントモデルを上回ることを実証。 Comment

元ポスト:

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関連:
- [Paper Note] Every Token Counts: Generalizing 16M Ultra-Long Context in Large Language Models, Xiang Hu+, arXiv'25, 2025.11

トークンをセグメントに分けて、セグメントごとにメモリの状態をキャッシュとして保存。現在の最新トークンに対するメモリ(online cache)と過去のセグメントごとのキャッシュ(memory soup)の組み合わせによって、outputを計算する。これにより、系列長Lの2乗の計算量から、セグメント長*N*系列長Lの計計算量に落としつつ、transformerのquadraticにメモリ量が増えるが計算が重い、RNNの線形時間でメモリ更新ができるがlong contextにおいては忘却が生じるという性質の良いところ取りをする、という話に見える。




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#NLP #LanguageModel #Transformer #Distillation #LongSequence #PositionalEncoding #Architecture #read-later #Selected Papers/Blogs #reading Issue Date: 2026-02-12 GPT Summary- ハイブリッドトランスフォーマーアーキテクチャは、ソフトマックスアテンションとRNNを組み合わせたもので、長い文脈の処理においてトレードオフを示すが、高コストな事前トレーニングが課題。既存の転送法は大量のデータを必要とし、ハイブリッドモデルの性能低下を招く。本研究では、トランスフォーマーからRNNアテンションハイブリッドモデルへの蒸留手法HALOを提案し、新たな位置エンコーディングスキームHyPEを導入したHypeNetを開発。HALOを用いてQwen3シリーズをHypeNetに変換し、わずか2.3Bトークンで同等の性能を実現しつつ、長文脈性能と効率を向上させた。

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#NLP #SSM (StateSpaceModel) #ICML #Selected Papers/Blogs #One-Line Notes #Test Time Training (TTT) Issue Date: 2026-02-26 GPT Summary- 隠れ状態を機械学習モデルとして扱い、自己教師あり学習を用いたTest-Time Training(TTT)層を提案。TTT-LinearとTTT-MLPの二つの実装を比較し、長い文脈に対するパフォーマンスを向上。特に、TTT-MLPは長い文脈における潜在能力を示し、TransformerやMambaと比較して有望な結果を得た。 Comment

openreview: https://openreview.net/forum?id=wXfuOj9C7L

隠れ状態そのものを、重みWを持つモデルfとして解釈し、新たなinput x_tが入力された時にW_tをW_{t+1}へ更新するupdate ruleを自己教師あり学習として学習する(すなわち、W_t ← W_{t-1}+ ηΔl(W_{t-1}, x_t)として定式化する)。これによりtest時の入力に対して隠れ状態を更新することが、test sequenceに基づいてモデルfを学習することと等価となる(Test Time Training; TTT)。

たとえばtransformerにおけるself-attentionをTTT layerに置換するような実装がある。self attentionのoutputの計算量はO(t)だが、TTT layerではO(1)となる。

TTT-Layerの実装として線形モデルに基づくTTT-Linearと非線形モデルとしてMLPに基づいたTTT-MLPが提案されている。

(TTT-LayerのKVBindingの実装例を後ほど追記, 論文中のFigure 6)




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#ComputerVision #DiffusionModel #ICLR #read-later #Selected Papers/Blogs #WorldModels #interactive #GUI Issue Date: 2026-01-17 GPT Summary- NeuralOSは、ユーザーの入力に基づいてGUIをシミュレーションするニューラルフレームワークであり、RNNと拡散ベースのレンダラーを組み合わせています。Ubuntu XFCEの録画データを用いた訓練により、リアルなGUIシーケンスをレンダリングし、状態遷移を信頼性高く予測可能であることが実証されました。キーボードインタラクションのモデル化は依然として難しいものの、NeuralOSは将来のヒューマンコンピュータインタラクションのための適応的なインターフェイスの一歩を示します。 Comment

元ポスト:

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openreview: https://openreview.net/forum?id=TE2Vu7WJki




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#EfficiencyImprovement #NLP #LanguageModel #Transformer Issue Date: 2025-11-22 GPT Summary- 大規模言語モデル(LLMs)は、トランスフォーマーアーキテクチャの限界を克服するために、状態空間モデル(SSMs)と注意メカニズムを組み合わせたハイブリッドモデルApriel-H1を提案。これにより、推論性能を維持しつつ、スループットを2倍以上向上させることに成功。蒸留を通じて、重要度の低い注意層をSSMに置き換え、効率的な推論を実現。 Comment

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blog: https://huggingface.co/blog/ServiceNow-AI/apriel-h1
HF: https://huggingface.co/collections/ServiceNow-AI/apriel-h1




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#EfficiencyImprovement #NLP #LanguageModel #LatentReasoning #RecursiveModels Issue Date: 2025-11-12 GPT Summary- 深層再帰言語モデルの進展により、再帰の計算量を訓練時とテスト時で切り離すことが可能に。本研究では、非再帰言語モデルを深層再帰モデルに変換する方法を提案し、再帰のカリキュラムを用いることで性能を維持しつつ計算コストを削減できることを示した。数学実験では、再帰モデルへの変換がポストトレーニングよりも優れた性能を発揮することが確認された。 Comment

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#Pretraining #NLP #LanguageModel #Transformer #Selected Papers/Blogs #LatentReasoning #KeyPoint Notes #RecursiveModels Issue Date: 2025-10-30 GPT Summary- Ouroは、推論を事前訓練フェーズに組み込むことを目指したループ言語モデル(LoopLM)であり、反復計算やエントロピー正則化を通じて性能を向上させる。1.4Bおよび2.6Bモデルは、最大12Bの最先端LLMに匹敵する性能を示し、知識操作能力の向上がその要因であることを実験で確認。LoopLMは明示的なCoTよりも整合した推論を生成し、推論の新たなスケーリングの可能性を示唆している。モデルはオープンソースで提供されている。 Comment

pj page: https://ouro-llm.github.io

元ポスト:

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解説:

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基本構造はdecoder-only transformerで
- Multi-Head Attention
- RoPE
- SwiGLU活性化
- Sandwich Normalization
が使われているLoopedTransformerで、exit gateを学習することで早期にloopを打ち切り、出力をすることでコストを節約できるようなアーキテクチャになっている。

より少ないパラメータ数で、より大きなパラメータ数のモデルよりも高い性能を示す(Table7,8)。また、Tを増やすとモデルの安全性も増す(=有害プロンプトの識別力が増す)。その代わり、再帰数Tを大きくするとFLOPsがT倍になるので、メモリ効率は良いが計算効率は悪い。

linear probingで再帰の次ステップ予測をしたところ浅い段階では予測が不一致になるため、思考が進化していっているのではないか、という考察がある。

また、再帰数Tを4で学習した場合に、inference時にTを5--8にしてもスケールしない(Table10)。

またAppendix D.1において、通常のtransformerのLoopLMを比較し、5種類の大きさのモデルサイズで比較。通常のtransformerではループさせる代わりに実際に層の数を増やすことで、パラメータ数を揃えて実験したところ、通常のtransformerの方が常に性能が良く、loopLMは再帰数を増やしてもスケールせず、モデルサイズが大きくなるにつれて差がなくなっていく、というスケーリングの面では残念な結果に終わっているようだ。

といった話が解説に書かれている。元論文は完全にskim readingして解説ポストを主に読んだので誤りが含まれるかもしれない点には注意。

著者による紹介: https://youtu.be/jwb_QNZJNyA?si=tEOkew8Qo8Rjab3Y




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#NLP #LanguageModel #mid-training #read-later #LatentReasoning #RecursiveModels Issue Date: 2025-10-15 GPT Summary- ETD手法を用いて、LLMの推論能力を向上させる。特定の層を反復することで、17の推論ベンチマークで大幅な精度向上を達成。GSM8Kで28.4%、MATHで36%の向上を示し、再帰的な推論が効果的であることを確認。 Comment

元ポスト:

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#EfficiencyImprovement #NLP #LanguageModel #LongSequence #memory Issue Date: 2025-10-10 GPT Summary- 長大なシーケンスモデリングにおけるメモリのトレードオフを解決するため、人工海馬ネットワーク(AHN)を提案。AHNは短期メモリを維持しつつ、長期メモリを圧縮。実験により、AHNを用いたモデルが従来のベースラインを上回り、計算とメモリ要件を大幅に削減しつつ、パフォーマンスを向上させることを示した。 Comment

元ポスト:

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所見:

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#Analysis #NLP #LanguageModel #Transformer #Scaling Laws Issue Date: 2025-10-03 GPT Summary- スケーリング法則はLLMsの性能予測に重要であり、トランスフォーマーとxLSTMのスケーリング挙動を比較。xLSTMは文脈の長さに対して線形の複雑さを持ち、トレーニングおよび推論においてトランスフォーマーよりも有利にスケールすることが示された。特に、文脈が増えるとxLSTMの利点が拡大する。 Comment

元ポスト:

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関連:
- [Paper Note] xLSTM: Extended Long Short-Term Memory, Maximilian Beck+, NeurIPS'24 Spotlight, 2024.05




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#MachineLearning #Transformer #LongSequence #Architecture #ICLR #Generalization Issue Date: 2025-08-30 GPT Summary- ループトランスフォーマーを用いることで、未見の長さの入力に対する算術的およびアルゴリズム的タスクの長さ一般化が改善されることを示す。RASP-L操作を含む既知の反復解法に焦点を当て、提案する学習アルゴリズムで訓練した結果、さまざまなタスクに対して高い一般化能力を持つ解法を学習した。 Comment

openreview: https://openreview.net/forum?id=2edigk8yoU




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#EfficiencyImprovement #Pretraining #NLP #Transformer #Architecture #NeurIPS #memory #RecursiveModels Issue Date: 2025-07-17 GPT Summary- Mixture-of-Recursions(MoR)というフレームワークを提案し、再帰型トランスフォーマー内でパラメータ共有と適応計算を同時に実現。MoRは、レイヤーの再利用とトークンごとの再帰深さの動的割り当てにより、メモリアクセス効率を向上させる。135Mから1.7Bパラメータのモデルで、トレーニングFLOPsを維持しつつ、困惑度を低下させ、少数ショット精度を向上。MoRは大規模モデルのコストを抑えつつ、品質向上に寄与することを示す。 Comment

元ポスト:

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解説:

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関連:
- [Paper Note] Universal Transformers, Mostafa Dehghani+, ICLR'19
- [Paper Note] Looped Transformers for Length Generalization, Ying Fan+, ICLR'25
- [Paper Note] Looped Transformers are Better at Learning Learning Algorithms, Liu Yang+, ICLR'24

著者ポスト:

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#NeuralNetwork #NLP #LanguageModel #Architecture #NeurIPS Issue Date: 2025-10-03 GPT Summary- LSTMを数十億のパラメータにスケールアップし、最新技術を活用して制限を軽減する試み。指数的ゲーティングと修正されたメモリ構造を導入し、sLSTMとmLSTMを開発。これらを統合してxLSTMブロックを生成し、トランスフォーマーと比較してパフォーマンスとスケーリングで優れた結果を得る。 Comment

code: https://github.com/NX-AI/xlstm

最近名前をみるxLSTM

openreview: https://openreview.net/forum?id=ARAxPPIAhq¬eId=gra7vHnb0q

日本語解説: https://note.com/ainest/n/n5173a3fe28c7




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#MachineLearning #Transformer #Architecture Issue Date: 2025-08-30 GPT Summary- ループ型transformerアーキテクチャを提案し、従来のtransformerに反復的特性を組み込むことで、データフィッティング問題を解決。実験により、標準のtransformerと同等の性能を保ちながら、パラメータ数を10%未満に抑えることができることが示された。 Comment

openreview: https://openreview.net/forum?id=HHbRxoDTxE




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#NeuralNetwork #NLP #LanguageModel #Transformer #EMNLP #Findings Issue Date: 2023-06-16 GPT Summary- 本研究では、トランスフォーマーとRNNの両方の利点を組み合わせた新しいモデルアーキテクチャであるRWKVを提案し、トレーニング中に計算を並列化し、推論中に一定の計算およびメモリの複雑さを維持することができます。RWKVは、同じサイズのトランスフォーマーと同等のパフォーマンスを発揮し、将来的にはより効率的なモデルを作成するためにこのアーキテクチャを活用できることを示唆しています。 Comment

(斜め読みしかできておらず、不正確な点が多いと思います。ご容赦ください。)

RWKVの構造は基本的に、residual blockをスタックすることによって構成される。一つのresidual blockは、time-mixing(時間方向の混ぜ合わせ)と、channnel-mixing(要素間での混ぜ合わせ)を行う。 
RWKVのカギとなる要素は以下の4つでありこれらが乗算によって交互作用する。RWKVのブロック、およびLMでのアーキテクチャは以下のようになる:

- R: 過去の情報をどれだけ取り入れるかを制御するゲート
- W: positionごとにどれだけ重みを減衰させるかを学習(言い換えると過去の情報をどれだけ減衰させていくか)
- K: attentionのKeyと同じ
- V: attentionのValueと同じ

r, k, vがそれぞれ時刻tでの状態を表しており、Transformerのように過去の全ての情報を保持するのではなく、時刻t-1のr,k,vに基づいて時刻tの状態を更新するためメモリ消費が大幅に削減される。

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ここで、token-shiftは、previsou timestepのinputとのlinear interpolationを現在のinputととることである(時刻t-1のinputと時刻tのinputの交互作用をしてr, k, v, r', k' を決定する)。これにより過去の情報を考慮して状態を更新するRNNのような挙動となる。

RWKVは他のLLMと比較し、パラメータ数に対して性能はcomparableであり(Figure4)、context lengthを増やすことで、lossはきちんと低下し(Figure5)、テキスト生成をする際に要する時間は他のLLMと比較して、トークン数に対して線形にしか増加しない(Figure6)。
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異なるtransformerとRWKVの計算量とメモリ消費量の比較。Inference timeは系列長に対して線形で、状態の保持は系列長に依存せず、d次元のみで済む。これはRNNのような逐次的な推論の際の話で、学習の際はTransformerのような並列性を持って学習できると思われる(3.2節)
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openreview: https://openreview.net/forum?id=7SaXczaBpG




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#EfficiencyImprovement #NLP #Transformer #Attention #ICML #Selected Papers/Blogs #LinearAttention Issue Date: 2025-08-05 GPT Summary- 自己注意をカーネル特徴マップの線形ドット積として表現することで、Transformersの複雑性を$\mathcal{O}\left(N^2\right)$から$\mathcal{O}\left(N\right)$に削減。これにより、自己回帰型Transformersの速度が最大4000倍向上し、従来のパフォーマンスを維持。 Comment

関連:
- Transformers are Multi-State RNNs, Matanel Oren+, N/A, EMNLP'24

pj page: https://linear-transformers.com




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#NLP #Transformer #Architecture #ICLR #Generalization Issue Date: 2025-08-30 GPT Summary- 再帰神経ネットワーク(RNN)は逐次処理によりシーケンスモデリングで広く使われてきたが、トレーニングが遅くなる欠点がある。最近のフィードフォワードや畳み込みアーキテクチャは並列処理が可能で優れた結果を出しているが、RNNが得意とする単純なタスクでの一般化には失敗する。そこで、我々はユニバーサル・トランスフォーマー(UT)を提案し、フィードフォワードの並列処理能力とRNNの帰納バイアスを組み合わせたモデルを開発した。UTは特定の条件下でチューリング完全であり、実験では標準的なトランスフォーマーを上回る性能を示し、特にLAMBADAタスクで新たな最先端を達成し、機械翻訳でもBLEUスコアを改善した。 Comment

openreview: https://openreview.net/forum?id=HyzdRiR9Y7




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#NeuralNetwork #NLP #ReviewGeneration #Personalization #ACL #Encoder-Decoder Issue Date: 2018-07-25 GPT Summary- ユーザーのレビュー作成を支援するシステムを、短いフレーズから個別化されたレビューを生成するエンコーダー-デコーダーのフレームワークで構築。アスペクトエンコーダーを使用し、アスペクトに基づいたユーザーおよびアイテムの表現を学習。アテンションフュージョン層を導入し、生成プロセスを制御。実験により、一貫性と多様性を兼ね備えたレビュー生成が可能で、学習したアスペクト重視の表現がユーザーの好みに合ったテキスト生成を支援することを示した。

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#NeuralNetwork #NLP #DialogueGeneration #ACL #Encoder-Decoder Issue Date: 2018-02-08 GPT Summary- プロフィール情報を基にchit-chatを魅力的にするタスクを提案。モデルはプロフィールに基づく条件付けと相手の情報を考慮し、次の発話を予測することで対話を改善。対話者のプロフィール情報を予測するために、個人的な話題で引き込むように訓練された。

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#NeuralNetwork #NLP #QuestionAnswering #EMNLP #Encoder-Decoder #One-Line Notes Issue Date: 2018-06-29 GPT Summary- QAシステムにおけるパラフレーズの重要性に着目し、質問と回答のペアを用いたエンドツーエンドの学習フレームワークを提案。ニューラルスコアリングモデルを通じて、正しい回答を得る可能性の高い表現に重みを付ける。実験結果は、提案手法が性能を向上させ、シンプルなQAモデルでも競争力のある結果を達成することを示す。 Comment

question-answeringタスクにおいて、paraphrasingを活用して精度向上させる研究

似たような意味の質問が、異なる表現で出現することがあるので、

questionの様々なparaphrasingを用意して活用したいという気持ち。

たとえば、



- Is the campus far from Shibuya?

- Is the campus near the city center?



のような例があげられる。



手法としては、paraphrasing modelとqa modelを用意し、あるquestionが与えられたときに、paraphrasing modelでparaphraseのスコアを算出、その後、各paraphrasingの候補に対してqa modelで解答を予測し、両者のスコアの積のsummationによって最終的なanswerを決定

QAはデータセットのサイズが小さいので、paraphrasingのような手法が有効に働いているのかもしれない




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#NeuralNetwork #MachineTranslation #NLP #Subword #Tokenizer #Encoder-Decoder Issue Date: 2025-11-19 GPT Summary- GNMTは、計算コストの高いNMTの問題に対処するために、8層のLSTMネットワークを用い、注意機構と残差接続を採用。希少な単語の処理を改善するために、一般的なサブワードユニットに分割し、翻訳精度を向上。ビームサーチ技術により、出力文のカバレッジを高め、WMT'14のベンチマークで最先端の結果を達成し、翻訳エラーを60%削減。 Comment

GNMT論文。wordpieceを提案

日本語解説: https://deeplearning.hatenablog.com/entry/gnmt




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#DocumentSummarization #NeuralNetwork #NaturalLanguageGeneration #NLP #Encoder-Decoder Issue Date: 2018-10-06 GPT Summary- 最小リスク訓練を用いることで、自動ヘッドライン生成におけるモデルの性能を改善。従来の手法のパラメータ最適化の制約を克服し、英語と中国語のヘッドライン生成において最先端の成果を上回ることを示した。

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#NeuralNetwork #NaturalLanguageGeneration #NLP #VariationalAutoEncoder #CoNLL #Selected Papers/Blogs #One-Line Notes #Reference Collection Issue Date: 2018-02-14 GPT Summary- RNNベースの変分オートエンコーダ生成モデルを導入し、文全体の分散潜在表現を組み込むことで、文のスタイルやトピックなどの特性を明示的にモデル化。潜在空間を通じて新しい文を生成し、欠損単語の補完効果を実証。モデルの特性と使用に関する否定的な結果も示す。 Comment

VAEを利用して文生成

【Variational Autoencoder徹底解説】

https://qiita.com/kenmatsu4/items/b029d697e9995d93aa24




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#Article #Pretraining #NLP #LanguageModel #Attention #OpenWeight #mid-training #read-later #Selected Papers/Blogs #One-Line Notes #Hybrid #LinearAttention Issue Date: 2026-03-06 Comment

元ポスト:

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x1のFull Attention + x3のGated DeltaNetによるハイブリッドアーキテクチャで、75%のattentionをlinear attention (recurrent module)に置換。x3のSliding Window Attentionを用いているOlmo3と比較した結果
- 事前学習におけるデータ効率がより高く(約2倍)
- mid-training後の評価では、数学、コード、STEM, non-STEM, QA、long-contextなどの主要なドメインにおいてOlmo3と同と床それ以上の性能を達成。特に、long-contextにおけるベンチマでは大幅な性能向上(Recurrentなアーキテクチャの恩恵)

関連:
- [Paper Note] Gated Delta Networks: Improving Mamba2 with Delta Rule, Songlin Yang+, ICLR'25, 2024.12

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関連:

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所見:

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#Article #NLP #LanguageModel #SmallModel #OpenWeight Issue Date: 2025-12-25 Comment

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関連:
- Introducing LFM2: The Fastest On-Device Foundation Models on the Market, LiquidAI, 2025.07

ポイント解説:

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LFM2にRLによるpost trainingを実施し、指示追従、知識、数学を伸ばしているとのこと。(ドキュメントにもこれは書かれている)

日本語もサポートされている。2.6Bモデルは、22 conv+8 attnと書かれている。

アーキテクチャは下記で、LIV Operatorは入力に応じて異なる線形変換をするオペレータだが、学習された結果convolutionするのが最適ということになったのだろうか?よくわからない。
>Architecture: Hybrid model with multiplicative gates and short convolutions: 10 double-gated short-range LIV convolution blocks and 6 grouped query attention (GQA) blocks.




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#Article #NLP #LanguageModel #FoundationModel #Blog #OpenWeight #Operator Issue Date: 2025-09-26 Comment

元ポスト:

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LiquidAIによるedgeデバイス向けのFoundation Model。品質、スピード、メモリ、ハードウェアのバランスを最適にしておるとのこと。たとえばQwenと比較して2倍のデコードとprefill速度とのこと。また、同サイズのモデル群よりも高い性能を実現しているらしい。
下記グラフはMMLU, IFEval,IFBENCH,GSM8K,MMMLUでの評価の平均。他にもGPQA,MGSMでも評価しており、同サイズのモデルと比べて同等か少し劣るくらい。

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アーキテクチャはRNNをベースにしており、従来の時間がstepごとに発展するRNNではなく、連続時間を扱えるようなRNNの変種なようでより柔軟に時間スケールを扱えるようなアーキテクチャらしい。また、LIV Operatorと呼ばれる入力に応じて動的に異なる線形変換を実施するOperatorを採用している模様。たとえば入力に応じて、convolution, attention, recurrenceなどのoperationが変化する。これに基づいて、さまざまなアーキテクチャのNNを定義できるようになったので、最適なアーキテクチャを模索するためにSTARと呼ばれるアルゴリズムでNeural Architecture Searchを実施した模様。

メモリに制約があるエッジデバイス向けにKVCache不要で現在の隠れ状態のみを保持すれば良いRNNベースのアーキテクチャを採用するのは理に適っている。

日本語解説: https://qiita.com/peony_snow/items/36fb856925c2d7beef26