대규모 언어 모델의 토큰/임베딩 투기 모델 결합을 통한 생산성 향상

Core Concepts

대규모 언어 모델의 토큰 및 임베딩 투기 모델을 결합하여 생산 환경에서의 추론 속도를 크게 향상시킬 수 있다.

Abstract

이 기술 보고서는 대규모 언어 모델의 추론 속도를 가속화하기 위한 새로운 투기 디코딩 초안 모델의 설계와 학습에 대해 설명한다.
핵심 내용은 다음과 같다:

컨텍스트 벡터와 샘플링된 토큰을 모두 활용하여 투기자 모델의 예측 품질을 크게 향상시킬 수 있다.
투기자 모델을 기반 모델의 입력 행동과 출력 행동에 맞춰 효율적으로 학습시키는 2단계 학습 방식을 소개한다.
이러한 투기자 모델 학습 파이프라인을 통해 4개의 고도로 최적화된 생산 언어 모델을 2-3배 가속화할 수 있다.
생산 환경에서 투기적 디코딩의 한계를 탐구하여, 기준 계산 및 효율성 수준이 높아질수록 약속된 속도 향상이 감소함을 보여준다.
향후 연구 방향을 제시한다.

Stats

기준 Llama2-7B 모델의 토큰당 지연 시간은 10.54ms로, 94.9토큰/초의 처리량을 보인다.
투기자 모델을 사용하면 프롬프트 길이 64, 배치 크기 1, 4개의 후보 토큰을 동시에 평가할 때 약 2배의 속도 향상을 달성할 수 있다.
Codellama-13B-instruct 모델의 경우 투기자 모델을 사용하면 5.51ms/토큰, 181.5토큰/초의 처리량을 달성할 수 있다.
Granite-20B 모델에서도 유사한 수준의 3배 속도 향상을 관찰할 수 있다.

Quotes

"Well-known models such as Llama2-13B contain 13 billion parameters, occupying roughly 24 Gb in memory using typical 16-bit weight representations. At inference time, this substantial computational mass is devoted entirely toward producing one single token index at a time, in the range 0 to 32k. Thus in the extreme case, we are incurring a 24 gigabyte overhead to produce less than 2 bytes of information!"
"An obvious way to rectify this imbalance would be to predict multiple tokens at a time. Indeed, classical NLP theory has proven that even a simple 2/3-gram language model has great predictive capability, which tells us that learned language models should be capable of predicting more than one token at a time with a reasonable accuracy."

Key Insights Distilled From

Accelerating Production LLMs with Combined Token/Embedding Speculators

by Davis Werthe... at arxiv.org 05-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.19124.pdf

Deeper Inquiries

투기적 디코딩 기법의 성능 향상을 위해 어떤 추가적인 아키텍처 개선 방안을 고려해볼 수 있을까?

투기적 디코딩 기법의 성능을 향상시키기 위해 고려할 수 있는 추가적인 아키텍처 개선 방안은 다음과 같습니다:

더 많은 헤드 또는 스테이지 추가: 현재 모델이 3개의 헤드를 사용하고 있지만, 더 많은 헤드를 추가하여 한 번에 더 많은 토큰을 예측할 수 있도록 확장할 수 있습니다.
가중치 공유: 특정 헤드 또는 스테이지 간에 가중치를 공유함으로써 모델의 파라미터 수를 줄이고 수렴 속도를 향상시킬 수 있습니다.
범용성 향상을 위한 보조 손실 도입: 베이스 모델의 임베딩 레이어나 공유 레이어를 초기화하여 모델이 더 많은 의미론적 정보를 활용하도록 할 수 있습니다.

투기적 디코딩 기법이 실제 생산 환경에서 어떤 한계와 도전 과제에 직면할 수 있을까?

투기적 디코딩 기법이 실제 생산 환경에서 직면할 수 있는 한계와 도전 과제는 다음과 같습니다:

계산 부하 증가: 대규모 작업이나 더 많은 동시 사용자가 있는 경우, 투기적 디코딩의 성능 향상이 감소할 수 있습니다.
최적화된 기존 모델: 이미 최적화된 기존 모델에서는 추가적인 성능 향상이 한계에 부딪힐 수 있습니다.
하드웨어 제한: GPU 대역폭이 한정되어 있거나 메모리 제한이 있는 경우, 투기적 디코딩의 효과가 제한될 수 있습니다.

대규모 언어 모델의 효율성 향상을 위해 투기적 디코딩 외에 어떤 다른 접근 방식을 고려해볼 수 있을까?

투기적 디코딩 외에 대규모 언어 모델의 효율성을 향상시키기 위해 고려할 수 있는 다른 접근 방식은 다음과 같습니다:

모델 압축: 모델의 크기를 줄이는 모델 압축 기술을 사용하여 메모리 사용량을 줄이고 추론 속도를 향상시킬 수 있습니다.
병렬 처리 최적화: 모델의 병렬 처리를 최적화하여 GPU 자원을 효율적으로 활용하고 추론 속도를 향상시킬 수 있습니다.
하드웨어 업그레이드: 더 높은 성능을 제공하는 하드웨어로 업그레이드하여 모델의 처리 속도를 향상시킬 수 있습니다.