MambaByte: 无需令牌的选择性状态空间模型
基于 Transformer 架构的基础模型凭借其核心注意力模块，驱动着深度学习中大部分令人兴奋的应用。我们发现这种模型的一个关键弱点是其无法进行内容导向的推理，并对此进行了改进，通过让结构状态空间模型（SSMs）参数成为输入的函数来解决离散模态的弱点，该模型在长度可选的维度上选择性地传播或遗忘信息，并且通过在递归模式下设计一种硬件感知并行算法，将这些选择性 SSMs 集成到简化的端到端神经网络架构中。该模型（Mamba）具有快速推断速度（比 Transformers 快 5 倍）和序列长度的线性扩展，并在实际数据上对长达百万长度的序列显示出改进。作为一种基于通用序列模型的支持，Mamba 在语言、音频和基因组等多个模态上实现了最先进的性能。在语言建模中，我们的 Mamba-3B 模型在预训练和下游评估中均优于同样大小的 Transformers，与其两倍大小的模型性能相当。
Dec, 2023
选择性状态空间模型（SSMs）如 Mamba 克服了 Transformer 的一些缺点，例如与序列长度呈二次增长的计算复杂度和从键值缓存中获取大量的推理时间内存需求。此外，最近的研究显示，SSMs 可以达到或超越 Transformer 的语言建模能力，使其成为一种有吸引力的替代选择。然而，迄今为止的研究只在相同数据的受控环境中进行了小规模实验，比较了 SSMs 和 Transformers。为了了解这些体系结构在更大规模上的优缺点，我们在相同数据集上直接比较了 8B 参数的 Mamba、Mamba-2 和 Transformer 模型，数据集涵盖了多达 3.5T 个标记。我们还将这些模型与由 43% 的 Mamba-2、7% 的注意力和 50% 的 MLP 层（Mamba-2-Hybrid）组成的混合体系结构进行了比较。通过使用多种任务，我们回答了 Mamba 模型是否能在较大的训练预算下与 Transformers 相匹配的问题。我们的结果表明，纯 SSMs 在许多任务上达到或超越了 Transformers，但在需要强大的复制或上下文学习能力（例如，5-shot MMLU、电话簿）或长期推理的任务上，它们落后于 Transformers。相反，我们发现 8B 的 Mamba-2-Hybrid 在我们评估的所有 12 个标准任务上超过了 8B Transformer（平均增加 2.65 个点），并且在生成推理标记时预计速度最多快 8 倍。为了验证长期上下文能力，我们进行了其他实验，评估了支持 16K、32K 和 128K 序列的 Mamba-2-Hybrid 和 Transformer 的变体。在 23 个额外的长期上下文任务中，混合模型在平均水平上继续紧密匹配或超越了 Transformer。为了进一步的研究，我们将检查点以及用于训练我们的模型的代码作为 NVIDIA 的 Megatron-LM 项目的一部分发布。
Jun, 2024
提出了一种新颖的字节级解码器架构 SpaceByte，通过在层次结构中插入更大的 Transformer 块对字节级别和子词级别语言模型建模的性能差距进行优化，通过在特定的字节后插入这些更大块，如空格字符，来提高性能。实验结果显示，在固定的计算资源下，SpaceByte 的性能优于其他字节级架构，大致与分词的 Transformer 架构相匹配。
Apr, 2024
本文介绍了一种名为 Mamba-ND 的通用设计，将 Mamba 架构扩展到任意多维数据，并通过与其他替代方案的比较实证表明 Mamba-ND 在多个多维基准测试中表现出与最先进方法相竞争的性能。
Feb, 2024
利用 Mamba SSM 和 MoE 相结合的新型架构 BlackMamba，在模型训练和推理 FLOPs 方面表现优秀，实现了 SSM 的线性复杂度生成和 MoE 快速高效推理的结合。
Feb, 2024
研究论文通过对 Mamba 状态空间模型进行多种实验和评估，证明了其在混合精度和参数高效微调方面的能力，同时还分析了其在上下文学习方面的性能与 Transformer 大型语言模型的差异，并提出了基于动力学系统理论的验证方法。
May, 2024
本研究介绍了 Graph-Mamba，通过将 Mamba block 与依赖于输入的节点选择机制进行整合，增强了图网络中的长程上下文建模，从而显著提高了预测性能。通过对十个基准数据集的广泛实验，证明 Graph-Mamba 在长程图预测任务中胜过最先进的方法，且在 FLOPs 和 GPU 内存消耗方面计算成本只占一小部分。
Feb, 2024
提出了一种名为 Bi-Mamba4TS 的双向 Mamba 模型，通过采用补丁技术丰富了局部信息并精细捕捉时间序列的演化模式，同时结合数据集特征选择更合适的建模方法，实验证明该模型在七个真实数据集上相较于现有方法获得了更准确的预测结果。
Apr, 2024
通过基于状态空间模型的 VL-Mamba 多模态大语言模型和 2D 视觉选择扫描机制以及不同视觉编码器和预训练 Mamba 语言模型的组合的实证研究，我们证明了状态空间模型在多模态学习任务中具有巨大潜力，并展示了 VL-Mamba 在各种多模态基准测试中具有竞争力的性能。
Mar, 2024
Samba 是一种简单的混合架构，使用 Mamba（一种选择性状态空间模型）与滑动窗口注意力机制（SWA）相结合，以有效地建模具有无限上下文长度的序列，并实现了完美的内存回忆。
Jun, 2024