Pretraining Transformers with Quantized Softmax in Attention
预训练中量化注意力 Softmax:校准与直通梯度设计的影响
🧭 低精度注意力 Softmax 训练 ★ 深度解读
University of Illinois Urbana-Champaign
系统研究量化 softmax 前向与反向规则对预训练稳定性的影响,给出可复现的设计选择
📌 工作参考价值(4 点)
- 工业推荐/Agent 里若对 Transformer 做 QAT 或量化 softmax 部署,不要用 .detach() 隔离 calibration 统计量(row max/min);必须让 row extrema 反向传播,否则训练前 25-30M tokens 看似正常,之后 loss 突然恶化,末尾可差 0.65-3.07 nats。零和投影不能修复。
- 做 hard rounding 量化时,优先 Prob-STE(在归一化后概率上放 STE),或校准从 MinMax 换成 fixed window to max(FWM)。在 K=4、124M/2.5B tokens 下 MinMax+Weight-STE 差 softmax 0.89 nats,而 FWM+Prob-STE 只差 0.019;K=16 时 FWM+Weight-STE 差 0.004。
- 如果允许可微实现,优先 LERP(分段线性插值)而非 Nearest hard rounding;K=4/16/32 在 2.5B tokens 都能收敛到 softmax 0.005 nats 以内。
- 评估时必须用训练时的 native forward;训练后替换成 exact softmax 会使 gap 扩大,LERP K=2 从 +0.005 跳到 +1.814 nats,说明权重已经依赖训练算子。