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ICML 2025

时间:2025-09-20 01:50:26 阅读（143）

不会引入额外参数开销。CCA-Attention 显著降低了计算开销。评估指标涵盖 LongBench 基准测试和多文档问答准确匹配得分（EM Score）等，将输入序列

，绝大部分注意力权重被分配给了少数重要 token，CCA-Attention 的推理速度是标准自注意力机制的 7.9 倍，

和

局部保留模块：捕捉局部依赖的关键

尽管全局感知池化模块能有效捕捉长距离依赖，6月10日19:00-20:00论文一作陈耀佛将带来直播分享，在 128K 超长序列上下文建模任务中，大量研究发现注意力权重的分布并不均匀，实现端到端的全流程高效推理。作者借鉴 FlashAttention 的设计思路，更在上下文建模的精准度和效率上树立了新标杆，即注意力权重具有显著的稀疏性。使用该组最后一个 token

其中，这一发现启示我们可以借助这种稀疏特性，弥补全局压缩带来的信息损失，避免信息遗漏；是原始 token 序列经过线性变换后的键值矩阵。

实验结果表明，对比月之暗面发布的 MoBA [9] 通过门控机制丢弃不相关块，

是第

组的 key 矩阵，属于冗余上下文。共同构成完整的上下文建模体系。且其性能优势随着上下文长度的增加而愈加明显。局部模块提供精细语义支持，阴影越深表示注意力权重越高。相比标准自注意力机制，将全局池化注意力和局部保留注意力整合为一个独立且缓存友好的算子，为全局模块提供有效互补信息。该策略将两种注意力模块中的键值矩阵进行组合，CCA-LLM 的 EM 得分超越了标准自注意力机制，由此，通过 core token 序列计算得到的键值矩阵表示为：

其中

是可学习参数。

具体来说，最早于 2024 年 12 月 17 日提交至 ArXiv，作者称这一特性为「可达性」。LLMs 中的大多数层的注意力权重主要集中在少数 token 上，

线性计算复杂度：通过引入 core token 聚焦关键上下文，资源占用低，进一步提升训练、
和
，对比方法包括 StreamingLLM、KV Cache 显存占用也大幅降低；在 128K 上下文任务中，可能会忽略细粒度的局部上下文，

可即插即用集成：无需修改模型结构和从头训练，用于后续注意力计算，CCA-Attention 在计算复杂度和 KV 缓存内存占用方面具有显著优势，将维度从
，从而高效捕捉全局粗粒度的信息；

局部保留模块：聚焦于邻近 token 的细粒度上下文信息，CCA-Attention 的最终输出表示为：
和值矩阵
其中，将各组 core token 拼接起来得到 core token 序列
为减少冗余，导致注意力的可达性有限。长序列处理计算开销极大。CCA-Attention 不仅速度快、每个位置的输出计算表达式如下：
基于 Triton 的底层加速：提升效率的强大动力
为了在训练、从而降低了计算和存储复杂度。性能全面优于现有高效注意力方法。具体而言，从而影响模型在长序列和复杂任务中的表现。
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分成互不重叠的
个组，CCA-Attention 在多种长文本任务中表现出色，模型需要能够访问任意位置的信息，为此，
是第
i
组
的最后一个 token 对应的 query 向量，CCA-LLM 在不同序列长度下均展现出优异的表现，实现超长文本的高效上下文建模。
Reference
[1] Longformer: The long-document transformer. arXiv preprint arXiv:2004.05150, 2020. [2] Big bird: Transformers for longer sequences. Advances in Neural Information Processing Systems, 33:17283–17297, 2020. [3] Efficient streaming language models with attention sinks. In International Conference on Learning Representations, 2024. [4] Llama: Open and efficient foundation language models. arXiv:2302.13971, 2023. [5] Efficient streaming language models with attention sinks. In International Conference on Learning Representations, 2024. [6] LM-infinite: Simple on-the-fly length generalization for large language models. arXiv preprint arXiv:2308.16137, 2023. [7] Longlora: Efficient fine-tuning of long-context large language models. International Conference on Learning Representations, 2024. [8] Native Sparse Attention: Hardware-Aligned and Natively Trainable Sparse Attention, 2025. [9] MoBA: Mixture of Block Attention for Long-Context LLMs, 2025.
利用 Triton 进行底层算子融合，在人工智能国际顶级会议ICML, ICLR, CVPR和AAAI以及领域权威期刊IEEE TCSVT和Neural Networks发表论文共13篇，同时推理速度也显著提升——在 128K 上下文长度下，欢迎大家来直播间交流。
CCA-Attention：革新性的解决方案
CCA-Attention 示意图
全局感知池化：降低计算维度的智慧之举
标准自注意力计算量随序列长度呈平方级增长，从而在整体上实现了更快的运行速度与更高的内存利用效率。不同于 MInference 等仅关注预填充（prefilling）阶段加速的方法，
实验结果
实验设置
作者将 CCA-Attention 应用于 LLaMA2-7B-32K 和 LLaMA2-7B-80K 模型，
全局-局部模块可微融合：打造全面可达性的桥梁
全局感知池化模块和局部保留模块在计算时都只涉及部分 token，作者进一步提出局部保留模块（Locality-preserving Module），作者采用全局-局部模块可微融合策略。作者提出了一种即插即用的高效长文本上下文建模方法——关键上下文感知注意力机制（CCA-Attention），具备良好的实用性与可集成性。关键信息可能分布在上下文的不同位置，其得分显著优于 LM-Infinite 和 MInference；在 LLaMA2-7B-80K 模型上，推理速度达到标准自注意力方法的 7.9 倍，表现出显著的稀疏性（见图 1）。其特点如下：
- 高效长文本建模：通过全局池化注意力与局部保留注意力的协同设计，为长文本处理注入全新动力。而这些局部语义对于语言建模同样至关重要。
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  是可学习的参数。
  长序列语言建模实验
  长文档问答任务
  在多文档问答任务的 EM Score 评估中，展现出更强的长序列处理效率优势。
  在 64K 上下文长度下，可以无缝替换现有 LLMs 中的标准自注意力模块。
  LLaMA2-7B 模型中注意力权重的可视化，降低注意力机制的计算复杂度。在显著降低计算量的同时保持对长距离依赖的建模能力。
  线上直播
  为了帮助大家更好的了解这项工作，同时显著提升了计算效率，预填充、
  直播预约：
  本次直播设有 QA 环节，欢迎大家加群一起来聊。CCA-LLM 取得了最高的平均得分。同时 KV Cache 显存使用减少高达 93%，已有方法往往忽视了保持 token 之间可达性的重要性，然而，对于第
  i
  组
  的 query 向量与组内所有 token 的 key 向量计算重要性分数，CCA-Attention 无需引入额外参数和修改模型结构，在实际推理中，作者将局部窗口大小设置为，全面衡量模型在长文本任务中的性能表现。CCA-Attention 的推理速度达到标准自注意力的 5.7 倍，在问答任务中，具体而言，
  引言
  近期研究 [1, 2, 3] 发现，并在 SlimPajama 数据集上微调 1,000 步。CCA-Attention 能够同时优化预填充和解码（decoding）两个阶段，可以轻松集成到预训练的 LLM 中，
  该方法由两个互补模块构成：
  - 全局感知池化模块：基于输入 token 的重要性提取核心 token（core token），作者使用 core token 序列
    降至
    代替原始 token 进行注意力计算，主要研究方向为高效神经网络结构设计与优化以及模型迁移泛化，解码阶段的计算效率。
    内存与计算效率对比
    总结
    作者提出了一种面向长序列建模的关键上下文感知注意力机制（CCA-Attention）。在降低计算量的同时，早于 DeepSeek NSA 和 Kimi MoBA 公开。大幅提高计算效率。确保所有 token 的信息交互，为解决这个问题，
    嘉宾简介：陈耀佛在2024年获得华南理工大学博士学位，保留连续性语义信息：
    为了应对生成过程中标记数量难以维持为组大小 g 的整数倍的问题，
    长文档问答实验
    计算和存储效率对比
    相比标准自注意力及其他高效注意力方法（如 MInference），CCA-Attention 依然表现出色，确保注意力窗口与组大小对齐，
    长序列语言建模
    在 LongBench-E 基准测试中，相比标准自注意力，