henry 發(fā)自 凹非寺
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LLM的下一個(gè)推理單位，何必是Token？

剛剛，字節(jié)Seed團(tuán)隊(duì)發(fā)布最新研究——

DLCM（Dynamic Large Concept Models）將大模型的推理單位從token（詞） 動(dòng)態(tài)且自適應(yīng)地推到了concept（概念）層級(jí)。

DLCM通過端到端地方式學(xué)習(xí)語義邊界，動(dòng)態(tài)地將Token序列分割成概念，在壓縮后的概念空間中進(jìn)行深度推理，并借助因果交叉注意力將概念級(jí)推理結(jié)果重構(gòu)為Token級(jí)預(yù)測(cè)

由此，傳統(tǒng)LLM中基于均勻、冗余Token信息密度的計(jì)算分配，被轉(zhuǎn)化為面向概念的動(dòng)態(tài)推理與自適應(yīng)算力分配。

在以推理為主的基準(zhǔn)任務(wù)上，DLCM在將推理階段FLOPs降低34%的同時(shí)，還將平均準(zhǔn)確率提升了2.69%

這也意味著，大模型的推理效率并不必然依賴更密集的Token級(jí)計(jì)算，而可以通過更高層級(jí)的語義組織來獲得。

接下來，我們具體來看。

分層的下一token預(yù)測(cè)框架

如上所說，DLCM的核心在于學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)的Token-概念映射，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的自適應(yīng)分配。

之所以這樣做主要有兩方面原因：

一方面，在自然語言中，信息的分布并不是均勻的，而是集中在集中在少數(shù)語義轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn)上。

然而，在當(dāng)前的LLM中，所有token被統(tǒng)一處理，信息密度不均勻的自然語言消耗了同樣的計(jì)算量，造成了大量的冗余與模型容量的錯(cuò)配。

另一方面，此前基于潛在推理的框架，如大型概念模型（Large Concept Model, LCM）等，不僅需要單獨(dú)訓(xùn)練編碼器和解碼器，還依賴人為劃分的固定的、句子級(jí)別的粒度，缺乏拓展性與自適應(yīng)性。

針對(duì)這些問題，DLCM通過一種分層的下一token預(yù)測(cè)框架，將計(jì)算重心轉(zhuǎn)移到壓縮后的語義空間，實(shí)現(xiàn)了更高效的深度推理。

具體來說，這一框架包含四個(gè)階段：

首先，在編碼階段，DLCM通過一個(gè)編碼器，提取細(xì)粒度的Token級(jí)表示，捕獲局部上下文信息，作為邊界檢測(cè)和最終Token級(jí)解碼的基礎(chǔ)。

接下來，在動(dòng)態(tài)分割階段，模型基于Token級(jí)表示，計(jì)算相鄰Token之間在潛在空間中的局部不相似性（使用余弦距離），當(dāng)不相似度超過閾值時(shí)，模型判斷為一個(gè)語義斷點(diǎn)（概念邊界）。

與固定句子長(zhǎng)度不同，DLCM端到端地學(xué)習(xí)這些邊界，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容自適應(yīng)的分割。

它將同一片段內(nèi)（即同一概念內(nèi)）的所有Token表示進(jìn)行均值池化（Mean Pooling），然后投影到更高維度的概念維度上，最終形成一個(gè)長(zhǎng)度大大壓縮的概念序列 。

然后，在概念級(jí)推理階段，模型將上面得到的概念序列在壓縮空間中進(jìn)行深度的、高容量的推理，得到經(jīng)過深度推理和信息整合后的概念表示。

最后，在Token級(jí)解碼階段，DLCM利用經(jīng)過推理的概念表示，重構(gòu)并預(yù)測(cè)下一個(gè)token。

由此，DLCM通過以上四個(gè)步驟，成功地將計(jì)算分配從低效的Token-Token交互，轉(zhuǎn)移到高效的Token-概念-Token 交互，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的自適應(yīng)、結(jié)構(gòu)化利用。

關(guān)鍵技術(shù)突破與優(yōu)化

雖然DLCM架構(gòu)在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了Token級(jí)和概念級(jí)模塊的異構(gòu)，但同時(shí)也引入了新的工程和訓(xùn)練挑戰(zhàn)。

全局解析器（Global Parser）：內(nèi)容自適應(yīng)壓縮

DLCM 的核心優(yōu)勢(shì)在于它能夠根據(jù)信息密度動(dòng)態(tài)地劃分概念。

例如，對(duì)于信息冗余度高的代碼或簡(jiǎn)單文本，可以激進(jìn)地壓縮；對(duì)于語義復(fù)雜的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，則保持較低壓縮比。

為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究引入了全局解析器（Global Parser）和輔助損失函數(shù)。

這個(gè)機(jī)制的關(guān)鍵在于：它不要求單個(gè)序列嚴(yán)格遵循目標(biāo)壓縮比 ，而是在整個(gè)Batch層面約束平均邊界生成率。

這使得DLCM在共享全局壓縮比例目標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)了隨領(lǐng)域變化、隨內(nèi)容波動(dòng)的自適應(yīng)分段，從而將計(jì)算資源精準(zhǔn)地分配到語義最關(guān)鍵的區(qū)域。

針對(duì)Flash Attention的效率優(yōu)化

在解碼階段，Token需要通過因果交叉注意力關(guān)注其所屬的概念。

由于每個(gè)概念包含的Token數(shù)量是變化的，如果直接實(shí)現(xiàn)，會(huì)嚴(yán)重依賴效率低下的動(dòng)態(tài)掩碼和不規(guī)則的內(nèi)存訪問。

針對(duì)這一問題，研究引入概念復(fù)制（Concept Replication）策略。它將概念特征沿著序列維度復(fù)制擴(kuò)展，使其長(zhǎng)度與原始Token序列對(duì)齊。

由此，研究將復(fù)雜的可變長(zhǎng)交叉注意力問題轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度對(duì)齊、局部恒定的注意力問題，并使其能夠利用高度優(yōu)化的Flash Attention Varlen內(nèi)核，獲得了1.26倍到1.73倍的顯著加速。

異構(gòu)架構(gòu)的穩(wěn)定訓(xùn)練

由于DLCM 的Token級(jí)組件和概念級(jí)骨干網(wǎng)絡(luò)的寬度不一致，通過上投影連接，無法共享單一有效學(xué)習(xí)率。

為解決這一問題，研究采用解耦的最大更新參數(shù)化，為Token模塊和概念模塊分配了獨(dú)立的寬度縮放因子，并發(fā)現(xiàn)各組件的有效學(xué)習(xí)率應(yīng)與其寬度的倒數(shù)成比例縮放。

由此，研究成功地穩(wěn)定了這種不等寬架構(gòu)的訓(xùn)練，并實(shí)現(xiàn)了零樣本超參數(shù)遷移，即小型代理模型上找到的最佳學(xué)習(xí)率可以直接用于訓(xùn)練更大的DLCM模型。

量化最優(yōu)分配點(diǎn)

除上述優(yōu)化外，研究還進(jìn)一步基于scaling law探究了token級(jí)處理與概念級(jí)推理之間的最優(yōu)分配。

研究發(fā)現(xiàn)，在固定壓縮比下，架構(gòu)效率在中等概念主干占比處達(dá)到峰值，而非隨概念容量單調(diào)提升。

更重要的是，這一最優(yōu)配置在規(guī)模增大時(shí)優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯：隨著基線模型變大，在性能對(duì)齊的前提下，DLCM可實(shí)現(xiàn)越來越顯著的FLOPs節(jié)省。

在實(shí)驗(yàn)階段，研究采用了與LLaMA論文中報(bào)告的相同的全局批次大小、學(xué)習(xí)率和序列長(zhǎng)度，讓每個(gè)模型都在1T Token上進(jìn)行訓(xùn)練。

其中，DLCM實(shí)現(xiàn)了43.92%的平均準(zhǔn)確率，超過了基線模型41.23%的分?jǐn)?shù)，提升了2.69%。

One more thing

這篇論文的一作來自英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的在讀博士生Qu Xingwei，師從Chenghua Lin教授。

他的研究方向聚焦于大語言模型（LLMs），主要包括預(yù)訓(xùn)練、微調(diào)、專家混合（Mixture of Experts）以及System-2大語言模型。

在教育背景方面，他本科畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，導(dǎo)師為段海濱教授；碩士就讀于獲慕尼黑工業(yè)大學(xué)，導(dǎo)師為Daniel Cremers教授。

在讀博前，他曾在字節(jié)跳動(dòng)和小鵬汽車擔(dān)任研究工程師。

[1]https://x.com/GeZhang86038849

[2]https://arxiv.org/abs/2512.24617