Jun, 2024

长序列处理中的状态空间建模：对 Transformer 时代中的循环的调查

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TL;DR对基于循环模型的顺序数据处理的最新方法进行了深入总结，并提供了关于体系结构和算法解决方案的完整分类，引导研究者在这一吸引人的研究领域进行进一步研究。
sequential datalong sequencesrecurrent modelsarchitectural and algorithmic solutionsdata processing
发现论文，激发创造
  • 关于循环模型在长序列中的复兴：变形器时代的调研和研究机会

    深度学习中基于 Transformer 和循环神经网络的顺序处理对于处理长序列数据和无限长度序列数据具有重要意义。

    Feb, 2024

  • Mamba-360：状态空间模型作为长序列建模的 Transformer 替代方案调研：方法、应用和挑战

    序列建模是跨多个领域的一个关键领域，包括自然语言处理、语音识别、时间序列预测、音乐生成和生物信息学。历史上，循环神经网络（RNNs）和长短时记忆网络（LSTMs）在机器翻译、命名实体识别等序列建模任务中占主导地位，但转换器的进步改变了这一范式，因为其性能更优越。然而，转换器面临 O (N^2) 注意力复杂度和处理归纳偏差的挑战。各种改进方法已被提出来应对这些问题，其中使用频谱网络或卷积在一些任务上表现良好，但仍然难以处理长序列。状态空间模型（SSMs）已经成为此背景下序列建模范式的有希望的可替代选择，特别是随着 S4 及其变种（如 S4nd、Hippo、Hyena、Diagnol State Spaces（DSS）、Gated State Spaces（GSS）、Linear Recurrent Unit（LRU）、Liquid-S4、Mamba 等）的出现。本综述将基于门控结构、结构体系和循环结构对基础 SSMs 进行分类，还重点介绍了 SSMs 在视觉、视频、音频、语音、语言（特别是长序列建模）、医疗（包括基因组学）、化学（如药物设计）、推荐系统和时间序列分析等领域的不同应用。此外，我们总结了 SSMs 在长序列竞技场（LRA）、WikiText、Glue、Pile、ImageNet、Kinetics-400、sstv2 以及早餐、硬币、LVU 等各种时间序列数据集上的性能。有关 Mamba-360 工作的项目页面可在此网页上找到：https://github.com/badripatro/mamba360。

    Apr, 2024

  • 利用结构化状态空间高效建模长序列

    提出了一种结构化状态空间序列模型（S4），它在处理长依赖序列数据方面与传统模型相比有着更好的结果，通过调整状态矩阵可以将模型计算复杂度降低，达到了 SOTA 水平。

    Oct, 2021

  • 时态图上的状态空间模型：第一原理研究

    本研究通过将结构信息整合到在线逼近目标中，采用拉普拉斯正则化项，将状态空间模型理论扩展到时间图，提出了 GraphSSM 框架，用于建模时间图的动态性，实验证明 GraphSSM 在各种时间图基准测试中的有效性。

    Jun, 2024

  • 卷积状态空间模型用于长程时空建模

    ConvSSMs combine ConvLSTM and state space methods to efficiently model long spatiotemporal sequences, outperforming Transformers and ConvLSTM in terms of training speed and sample generation while matching or exceeding state-of-the-art methods on various benchmarks.

    Oct, 2023

  • 决策 S4：通过状态空间层实现高效基于序列的强化学习

    本研究提出两种算法：一种通过轨迹实现离线训练，另一种通过一种基于稳定 Actor-Critic 机制的循环训练方法实现在线训练，实验结果证明该方法优于多种变体的决策 Transformer 以及其他基准方法，同时降低了延迟、参数数量和训练时间，更适用于现实世界的 RL。

    Jun, 2023

  • 层级状态空间模型用于连续序列到序列建模

    基于原始感官数据的推理是一个普遍存在的问题，本研究提出了一种基于分层状态空间模型（HiSS）的新技术，用于连续的序列预测，并在六个真实传感器数据集上展示了其优越性。

    Feb, 2024

  • 在脉冲神经网络中学习长序列

    通过与时空模型的交叉研究，本文探索了脉冲神经网络在长范围序列建模方面的潜力，并证明其在各种任务和图像分类方面均优于当前最先进的神经网络模型，为在神经形态学硬件上实现高效能耗的长范围序列建模奠定了基础。

    Dec, 2023

  • 序列决策的大规模序列模型：一项调查

    该论文综述了基于 Transformer 的序列模型在解决序列决策问题、加强学习等方面的应用，分类讨论了不同的应用方式，并提出了未来研究的潜在方向，包括理论基础、网络架构、算法和高效训练系统。

    Jun, 2023

  • 用于新一代网络替代 Transformer 的状态空间模型：概述

    在这篇论文中，我们首次全面回顾了 State Space Model（SSM）作为自注意力基础的 Transformer 模型的特性和优势，并提供了实验比较和分析。此外，我们还研究了 SSM 在自然语言处理和计算机视觉等多个领域的应用，并提出了未来研究的方向，希望能推动 SSM 在理论模型和应用方面的发展。

    Apr, 2024