Learning to Remember, Learn, and Forget in Attention-Based Models:中文研读笔记
- 方法:Palimpsa(贝叶斯元可塑性注意力)。
- 作者:Djohan Bonnet、Jamie Lohoff、Jan Finkbeiner、Elidona Shiqerukaj、Emre Neftci。
- 原文版本:arXiv:2602.09075v4,2026-06-03 修订;获取与研读日期:2026-10-30。
- 原文:在线 PDF · 本地 PDF。以下页码均为从 1 开始的 PDF 页码。
- 发表:已发表于 ICML 2026,PMLR 306:9129–9151;正式论文集页面。
- 代码:作者官方公开实现 djo1996/Palimpsa,含模型、训练与评测代码;发表与代码状态查证于 2026-10-30。
- 配套汇报:英文 Beamer PDF · 可编辑 TeX。
论文总览
Palimpsa 研究的是固定大小循环记忆如何在一段上下文中不断接收新信息,又不把有用的旧信息覆盖掉。作者把注意力状态视为在线线性回归的参数,并为每个状态元素额外维护一个“重要性”估计:重要性高意味着不确定性低、应当较难修改;重要性低的元素可以更快接纳新输入。这种随历史变化的可塑性称为元可塑性(metaplasticity)。
仅仅保护旧记忆会造成另一种失败:记忆越来越确信自身,最终几乎学不进新内容。Palimpsa 因此同时衰减旧证据,使重要性逐渐回到先验水平。其实际递推只需两个固定尺寸的矩阵,分别保存记忆内容和重要性,并可用分块关联扫描训练。这里的“固定”是相对序列长度而言;与只有内容矩阵的模型相比,重要性矩阵确实增加了状态存储。
论文的另一条主线是迁移:当重要性近似保持在先验值时,Palimpsa 的内容更新退化为 Mamba2 形式。作者利用这一连续关系,先用速度更快的普通循环模型预训练,再用较少 token 引入元可塑性。760M 规模下,Palimpsa-D 的七项任务平均准确率为 52.27%,比 Gated Deltanet 的 51.50% 高 0.77 个百分点;2.7B 模型只替换 64 层中的 8 层,在相同后续训练流程下,平均准确率提高 0.84 个百分点,LongBench 总分提高 1.1 分。这些收益伴随更慢的注意力内核,而且在短上下文变量追踪、词频聚合等任务上存在退步。(Sec. 2–3,PDF pp. 4–9,Tables 2–3;Appendix A.11–A.13)
结构地图
| 原文章节 | 论证作用 | PDF 页码与关键证据 |
|---|---|---|
| 1 Introduction;1.1 Related Work | 将上下文学习视为持续学习,提出遗忘与过度固化两种失败 | pp. 1–3;Fig. 1 p. 2 |
| 2.1 Background: Self-Attention Heads and Metaplastic Memory | 从 KV 缓存转向固定矩阵记忆,说明写入干扰 | pp. 3–4 |
| 2.2 Derivation of Palimpsa | 高斯回归、折扣后验、自由能与双状态递推 | pp. 4–5;Eqs. (1)–(5) |
| 2.3 Bayesian Inference at Test-Time as a General Framework of Gated Models | 比较后验近似与输入门,连接既有循环模型 | pp. 5–7;Table 1 p. 7 |
| 2.4 Fine-tuning Mamba2 with Metaplasticity | 从非元可塑模型连续过渡到 Palimpsa | p. 6 |
| 3.1 Synthetic Experiments: MQAR;3.2 Palimpsa’s Learning Dynamics on MQAR | 测试关联记忆容量,观察重要性与记忆窗口如何形成 | pp. 6–7;Figs. 2–3 |
| 3.3 Language Tasks: Fineweb-Edu and Commonsense Reasoning | 匹配 token 预算的语言任务比较 | pp. 7–8;Table 2 p. 8,Fig. 4 p. 9 |
| 3.4 Large Scale and Long Context Experiments;4 Conclusion | 2.7B 层替换实验与长上下文取舍 | pp. 8–9;Table 3 |
| A.1–A.7 | 两种架构、贝叶斯遗忘、完整高斯解及近似 | pp. 14–19;Fig. 5,Eqs. (6)–(34) |
| A.8–A.11 | 实验配置、2.7B 训练流程、完整 RULER 结果 | pp. 19–21;Tables 4–6,Fig. 6 |
| A.12–A.13 | 分块扫描、寄存器瓶颈与循环推理速度 | pp. 21–23;Fig. 7 |
一:动机——固定记忆需要同时学会保护与释放
1.1 干扰从哪里来
将 softmax 去掉后,最简单的线性注意力可以用固定矩阵表示历史:
如果用旧键 $\mathbf k_a$ 查询,新写入对输出增加的项是 $\mathbf v_t(\mathbf k_t^\top\mathbf k_a)$。因此,只要键之间不正交,新信息就会干扰旧关联。这不是必须把矩阵的某个槽位直接覆盖才会发生;许多关联叠加到同一有限维空间,也会造成回忆错误。Delta rule 用预测残差修正写入,能减轻干扰,但仍需要决定新证据应当多大程度改变历史状态。(Sec. 2.1,PDF pp. 3–4)
作者区分了两种失败:
- 灾难性遗忘(catastrophic forgetting):新输入改变状态过快,旧关联丢失。
- 灾难性记忆固化(catastrophic remembering):历史证据累积后,状态过于确信自身,可塑性接近零,后续信息写不进去。
输入依赖的门只回答“这个 token 要写多少”。元可塑性还回答“经历了先前上下文后,这个具体状态元素现在有多容易被改动”。后者需要保存历史相关的辅助状态。

原文 Fig. 1,PDF p. 2。左上用句子示意遗忘、固化及带遗忘的元可塑性;左下画的是状态分布如何在新证据作用下改变;右侧的 Palimpsa 层显式携带均值和重要性两类状态。这是方法示意图,句子着色不是定量实验。
1.2 这里的“学习”发生在哪一层
每个 token 的键、值、输入门和遗忘门由训练好的投影网络产生。推理时,模型外层权重保持固定,而上下文内的记忆均值与重要性持续更新。训练时,语言建模或 MQAR 损失再通过整个递推过程反向传播,学习怎样产生这些投影和门。因而,“贝叶斯在线学习”是模型前向传播中的内层状态更新,外层优化仍是通常的神经网络训练。(Sec. 1–2,PDF pp. 1–6)
二:方法——从折扣贝叶斯回归到双状态注意力
2.1 符号与输入输出
以下按单个注意力头书写。
| 符号 | 形状或范围 | 含义 |
|---|---|---|
| $\mathbf k_t,\mathbf q_t$ | $\mathbb R^{d_k}$ | 当前键、查询 |
| $\mathbf v_t$ | $\mathbb R^{d_v}$ | 要存入的值 |
| $\mathbf S,\boldsymbol\mu_t$ | $\mathbb R^{d_v\times d_k}$ | 随机记忆参数、其均值 |
| $\boldsymbol\beta_t$ | 非负的 $d_v$ 维向量 | 当前观测各值通道的权重/似然精度 |
| $\boldsymbol\Sigma_{t,i}$ | $d_k\times d_k$ | 第 $i$ 行记忆的完整协方差 |
| $\mathbf I_t$ | $d_v\times d_k$,正值 | 实现中逐元素的精度,即逆方差 |
| $\mathbf I_{prior}$ | 正值,可按状态广播 | 先验不确定性的基准,遗忘时回归该值 |
| $\alpha_t=e^{-Ad_t}$ | $(0,1]$,每头标量门 | 保留历史证据的比例 |
| $N_t=(1-\alpha_t)^{-1}$ | $[1,\infty]$ | 由门定义的有效记忆窗口 |
$\mathbf I_t$ 虽然按矩阵存储,但它不是完整的 $d_k\times d_k$ 精度矩阵:每一行存的是对应精度矩阵的对角线。$\boldsymbol\beta_t$ 衡量当前输入,而 $\mathbf I_t$ 累积历史;不能将两者都理解成同一个输入门。
2.2 内层目标是加权线性回归
论文为每个值通道建立高斯观测模型,其与记忆状态有关的负对数似然为
$\mathbf S_i$ 表示第 $i$ 行的列向量写法。大的 $\beta_{t,i}$ 使当前样本在该值通道上更有分量。这里的高斯假设是内层回归模型;它不要求输入语言 token 本身服从高斯分布。
普通贝叶斯更新用历史后验作为新先验。输出读取后验均值:
后验方差在本论文中主要用于控制写入速率,没有作为独立的语言输出不确定性接口使用。(Sec. 2.2,PDF p. 4,Eqs. (1)–(2))
2.3 遗忘是对旧证据降权,同时补回先验
严格维护最后 $N$ 个样本的后验,必须除去最老样本的似然;在线固定记忆无法重新访问那个样本。作者改用历史证据的几何折扣:
该式与原文 Appendix A.2 的 Eq. (9) 等价,$\mathbf d_t$ 包含当前键、值与权重。它同时做三件事:接收新观测、减轻旧后验的权重、恢复一部分基础先验。后者使“遗忘”具有明确的回归目标,而非任意缩小所有量。
教学推导。 若 $\alpha_t\equiv\alpha$,第 $s$ 个历史样本在第 $t$ 步的权重为 $\alpha^{t-s}$;累计权重为
因此 $N$ 是等效证据量,不是硬性截断窗口。若门随输入变化,样本权重变成 $\prod_{u=s+1}^{t}\alpha_u$,当前 $N_t$ 只概括当前遗忘强度,不能当作已经精确保留的历史 token 数。对较小的 $Ad_t$,有 $N_t\approx1/(Ad_t)$。(Sec. 2.2,PDF p. 4;Appendix A.2,pp. 14–15)
2.4 自由能把可塑性、稳定性和遗忘写进一个目标
对于零均值、方差为 $\sigma_{prior}^2$ 的各向同性高斯先验,第 $i$ 行均值的优化目标是
这是原文 Eq. (3)。第三项的度量来自历史精度:已经很确定的方向,改变它的代价更大;不确定的方向则更容易调整。历史折扣限制旧证据的累积,先验回流为精度提供正的基准。$C_{\boldsymbol\Sigma}$ 包含协方差相关项,求均值时可以忽略,更新方差时必须保留。(PDF p. 5;Appendix A.3,pp. 15–17)
2.5 完整高斯解与 Palimpsa 的近似边界
为展示计算结构,记 $\mathbf P_{t,i}=\boldsymbol\Sigma_{t,i}^{-1}$、$\mathbf P_{prior}=\sigma_{prior}^{-2}\mathbf{Id}_{d_k}$。完整高斯更新是
在这个共轭模型中,完整高斯推断有解析解,但每个值通道可能需要不同的精度矩阵和线性系统求解。Palimpsa 为了保留逐状态可塑性并降低计算量,在上述解中丢弃精度矩阵的非对角项,得到原文 Eq. (5):
$\otimes$ 为外积;平方、除法和 $\odot$ 都逐元素进行。第一式累积“该键方向接收了多少加权证据”,第二式让新写入除以累积精度。保护历史的系数也随每个状态的精度比变化。
必须保留的限定是:这比标准均值场(对角协方差)变分推断更强。 Appendix A.5 明确说明先推导耦合解,再删除非对角项。完整回归目标中的 $\mathbf k_t\mathbf k_t^\top$ 会耦合不同键维度;只限制后验协方差为对角矩阵,并不会自动消除均值最优解中的这些耦合。因此,实际 Palimpsa 是有贝叶斯来源的近似递推。(PDF p. 5,Eq. (5);pp. 16–18,Eqs. (21)、(26)、(28)–(31))
教学例子。 对一个标量状态,令旧均值为 1、当前目标为 0,$k=\beta=I_{prior}=1$、$\alpha=0.9$:
| 旧重要性 | 新重要性 | 新均值 |
|---|---|---|
| $I_{t-1}=1$ | $0.9+0.1+1=2$ | $0.9/2=0.45$ |
| $I_{t-1}=9$ | $8.1+0.1+1=9.2$ | $8.1/9.2\approx0.8804$ |
同一个冲突输入更难改动高重要性状态。若此后没有新证据,$I_t-I_{prior}=\alpha(I_{t-1}-I_{prior})$,重要性逐渐降低,为后续学习释放空间。
2.6 换到自然参数后,两条递推可以并行扫描
定义精度加权均值与中心化重要性:
直接将 Eq. (5) 相乘整理,得到
两条状态递推都是仿射形式,局部变换可关联组合。作者的 Triton 内核在块内并行扫描,块间顺序传递末状态。困难出在读出前需要逐 token 的 $\mathbf M_t$ 和 $\mathbf I_t$:块太大会占满寄存器,块太小又增加 HBM 流量。这解释了“可以扫描”为什么没有直接变成与成熟 Mamba2 内核相同的速度。(Appendix A.12,PDF pp. 21–22)
从形状可知,单头循环状态为两个 $d_v\times d_k$ 数组,存储量为 $O(d_vd_k)$,相对长度为常数;完整逐行协方差则需要 $O(d_vd_k^2)$。这里的阶数分析由原文状态维度直接得到。
2.7 两种骨干与既有模型的关系

原文 Fig. 5,PDF p. 14。左图是 Mamba2 风格的 Palimpsa-M,右图是 DeltaNet 风格的 Palimpsa-D;两者使用同一类双状态机制,但外围网络和门的组织不同。
| 设计 | Palimpsa-M | Palimpsa-D |
|---|---|---|
| 骨干 | Mamba2 | DeltaNet 风格 |
| 独立门控 MLP | 无,依靠层内投影混合通道 | 有 |
| 写入与遗忘 | $d_t$ 同时参与输入门和遗忘门,二者耦合 | 独立 $b_t$ 使写入与遗忘解耦 |
| 查询/键归一化 | 不做图中 D 版的 L2 归一化 | 有 L2 归一化 |
| 关闭元可塑性后的比较角色 | 对应 Mamba2 | 保留 D 版外围结构的消融模型 |
因此 Palimpsa-D(w/o Meta)不能直接写成 Gated Deltanet:论文说明 D 版还涉及额外输入权重投影和层内残差。它是隔离元可塑性影响的骨干内对照。(Sec. 2.2,PDF p. 5;Appendix A.1,p. 14)
Table 1 的统一视角是:各模型可对应到不同历史稳定性度量、输入门形状及回归求解近似。
| 模型 | 核心区别 | 对本论文的比较意义 |
|---|---|---|
| Longhorn | 固定历史稳定性度量,向量输入权重,对更新作对角近似 | 有输入选择,但不累积逐状态重要性 |
| DeltaNet / Gated Deltanet | 固定稳定性度量,标量输入门,残差修正;后者有遗忘门 | 强循环注意力基线 |
| Mesa / Mesanet | 保留键维度相关性,标量 $\beta_t$ 使值行共享精度结构,以线性系统求解读出 | 在跨键相关性与每值行独立可塑性之间作不同取舍 |
| Palimpsa | 向量 $\boldsymbol\beta_t$,随上下文变化的逐状态对角精度 | 保存独立重要性,放弃非对角相关性 |
Mesanet 仍然有动态二阶状态;作者强调的是它不能像 Palimpsa 的向量输入门那样,为不同值行形成独立的精度结构。不能把这一比较简化为“Mesanet 完全没有历史相关适应”。另外,原文 Table 1 与 Appendix A.6 对 Gated Deltanet 残差项中 $\alpha_t$ 的位置写法不同;把它们视为同一优化框架下的相关近似更稳妥,不能未经补充推导就当作逐项完全相同的等式。(PDF pp. 5–7、18)
2.8 Mamba2 极限与微调迁移
当
且先验精度为共享标量 $I_{prior}>0$ 时,均值更新近似为
它具有 Mamba2 的衰减状态加秩一写入形式。论文把这个区域称为遗忘占主导的极限。更直接的数学条件是新证据累积的精度相对先验很小:仅把 $\alpha$ 减小,并不保证当步 $\boldsymbol\beta\otimes\mathbf k^2$ 也很小。
为在迁移初期接近这个区域而不损坏内容写入,作者重参数化
将 $\mathbf v_t^*$ 直接作为内核输入,让重要性分支的 $\boldsymbol\beta_t$ 可以较小,同时保留有限的内容写入。每个头的 $b_{scale}$ 在上下文中固定、在外层训练中可学习:从头训练初始化为 1,微调初始化位于 $[0.1,1.0]$。之后训练可以增加重要性积累,逐步偏离 Mamba2 极限。(Sec. 2.3–2.4,PDF pp. 5–6)
三:实验——分别测试容量、语言质量与长上下文适应
3.1 MQAR:在有限状态中回忆尽量多的关联
多查询关联回忆(Multi-Query Associative Recall, MQAR)先提供随机键值关联,再查询对应值。作者采用每段 $L/4$ 个键值对的高密度配置,减少“只选少数重要 token”就能解决任务的可能性。课程依次为 $(L,N_{kv})=(128,32),(256,64),(512,128),(1024,256)$,每阶段 20 个 epoch。
模型为 2 层、隐藏维 128、8 头,状态维 16,值扩展倍数为 2;词表大小为 8192。基线包括 Gated Deltanet,以及 Palimpsa-D/M 各自关闭元可塑性的版本。每种模型用 8 个随机种子,种子同时影响初始化与数据;搜索学习率 $\{10^{-3},2.15\times10^{-3},4.64\times10^{-3},10^{-2}\}$,按模型选择最佳学习率。报告查询准确率,越高越好;图中的误差棒为跨种子 $\pm1$ 个标准差。(Sec. 3.1,PDF p. 6;Appendix A.8、Table 4,p. 19)
3.2 170M / 760M:匹配训练 token 数
| 模型规模 | 数据与总预算 | 元可塑微调方案 | 主要比较 |
|---|---|---|---|
| 170M | FineWeb-Edu,15B tokens | 从无元可塑模型的 14B checkpoint 出发,再训 1B;另测从头训练 | Transformer++、Gated Deltanet、两种 Palimpsa 及消融 |
| 760M | FineWeb-Edu,30B tokens | 从 28B checkpoint 出发,再训 2B | 同上,但不再报告从头训练的元可塑版本 |
训练使用 Flame;初始训练有 2000 步预热,微调预热缩短至 200 步,峰值学习率降到原来的十分之一。170M/760M 的初始峰值学习率分别为 $3\times10^{-3}$、$1.25\times10^{-3}$。(Appendix A.9,PDF pp. 19–20)
评测包括 WikiText、LAMBADA 困惑度(perplexity,越低越好),以及零样本 LAMBADA、PIQA、HellaSwag、WinoGrande、ARC-easy、ARC-challenge、SIQA。Table 2 的 Avg. 是七个准确率列的平均,不包含两个困惑度列。PIQA、HellaSwag 和 ARC-c 标为 normalized accuracy,按答案长度归一化的候选得分选答案;其余列按表中 acc 口径报告。
预算一致指 token 数一致。各模型层数和状态配置也不同:例如 760M Gated Deltanet 的值扩展为 1,而 Palimpsa-D 为 2;Palimpsa-M 有 38 层,D 版有 19 层。因而跨架构结果应与同骨干消融一起看,不能解释成完全相同状态字节数下的纯更新规则比较。(Table 5,PDF p. 20)
3.3 2.7B:选择性替换与匹配的后续训练
基座是预训练了 300B tokens 的 state-spaces/mamba2-2.7b,共 64 层、隐藏维 2560。作者先估计各层有效窗口 $N_t$,选择窗口较大、遗忘较弱的 8 层替换为 Palimpsa,剩余 56 层保持 Mamba2。理由是:长期保留的层更容易积累重要性,也最可能从元可塑性获益。

原文 Fig. 6,PDF p. 20。左侧横轴是中位 $N_t$ 的对数刻度,向左更大,红点标记被选层;右侧热图横轴为 token 位置,纵轴为层,颜色为跨头统计的中位 $N_t$。这是层选择依据,不能从热图本身读出准确率收益。
混合模型与 Mamba2 对照均采用相同三阶段流程:先在 FineWeb-Edu 与 StackV2 上继续预训练 10B tokens,再用长文本、代码与合成 needle 数据训练 5B tokens,将上下文扩展到 32k,最后用 LongAlpaca 做指令微调。表中“Fine-tuned 15BT”概括前两个阶段,后面还有指令微调。(Sec. 3.4,PDF pp. 8–9;Appendix A.10,pp. 20–21)
长上下文评测包括原文简称 LongBench 的基准,其参考文献明确对应 LongBench v2,以及 4k/8k/16k/32k 的 RULER。LongBench 的短、中、长组是数据集的文档长度分组;本文将 medium 描述为 32k–128k,但未交代长文实际输入的完整截断策略,不能据此断言模型获得了经验证的 128k 有效记忆窗口。
四:结果——收益最稳定地体现在记忆保持,但具有任务取舍
4.1 MQAR:元可塑性收益随任务变难而更明显

原文 Fig. 2,PDF p. 6,使用作者原图。三个面板分别是 $L=256,512,1024$;横轴是模型,纵轴是准确率,各面板纵轴范围不同,不能直接比较柱高差。黑点是独立运行,误差棒是标准差。
Palimpsa-D 的均值在三个面板中都最高,且相对自身 w/o Meta 的差距在长序列上更大。以 $L=1024$ 为例,图示约为 0.69 对 0.58,Gated Deltanet 约为 0.62;这些是读图近似值,不是原文表格精确值。Palimpsa-M 也优于自身消融,但收益较小。长序列上的种子离散明显,支持“平均回忆质量更好”,同时显示学习这个机制仍有优化难度。
4.2 学习动力学:先减弱遗忘,才形成显著的重要性差异

原文 Fig. 3,PDF p. 7。横轴是训练步数;蓝线左轴是上下文位置平均的 $\log N_t$,橙线右轴为
粉线表示训练损失趋势,原图没有单独的损失数值轴。阴影为 8 个种子的标准差。
训练早期窗口小,历史精度难以累积,重要性差异也小;随着 $N_t$ 增大,模型逐渐区分容易修改和高度巩固的状态,损失随后明显降低。末期 $r$ 约为 40,按定义对应 $I_{max}/I_{min}\approx41$。这些共同变化支持作者关于“减弱遗忘后才能发挥元可塑性”的解释。(Sec. 3.2,PDF p. 7)
4.3 170M:微调更稳健,D 版从头训练并不占优
以下均来自 Table 2(PDF p. 8),准确率为百分数。
| 170M 模型 | WikiText ppl ↓ | LAMBADA ppl ↓ | 七任务 Avg. ↑ |
|---|---|---|---|
| Transformer++ | 29.51 | 44.90 | 43.80 |
| Gated Deltanet | 29.16 | 41.87 | 43.59 |
| Palimpsa-D,w/o Meta | 30.80 | 46.83 | 43.91 |
| Palimpsa-D,微调 1B | 29.73 | 40.26 | 43.96 |
| Palimpsa-D,从头训练 | 30.81 | 42.27 | 43.45 |
| Palimpsa-M,w/o Meta | 31.64 | 48.42 | 42.90 |
| Palimpsa-M,微调 1B | 30.58 | 42.01 | 43.48 |
| Palimpsa-M,从头训练 | 31.40 | 43.02 | 43.57 |
D 版微调后的均分只比自身消融高 0.05 个百分点,主要收益更明显地体现在 LAMBADA 困惑度 46.83→40.26。M 版微调的均分提高 0.58 个百分点,其从头训练版又略高于微调版。因此“微调总是优于从头训练”并不成立;本文明确的优化困难主要体现在 D 版。作者据此将较大规模的计算资源集中到迁移微调方案。(Sec. 3.3,PDF pp. 7–8)
4.4 760M:平均质量提升,但困惑度并非全面领先
| 760M 模型 | WikiText ppl ↓ | LAMBADA ppl ↓ | 七任务 Avg. ↑ |
|---|---|---|---|
| Transformer++ | 18.91 | 18.84 | 51.28 |
| Gated Deltanet | 19.06 | 17.06 | 51.50 |
| Palimpsa-D,w/o Meta | 19.33 | 16.54 | 51.82 |
| Palimpsa-D,微调 2B | 19.02 | 14.86 | 52.27 |
| Palimpsa-M,w/o Meta | 19.96 | 16.34 | 51.53 |
| Palimpsa-M,微调 2B | 19.60 | 16.35 | 52.16 |
D 版相对同骨干消融提高 0.45 个百分点,M 版提高 0.63 个百分点;D 版相对 Gated Deltanet 高 0.77 个百分点。D 版 LAMBADA 准确率也由 41.98% 增至 43.55%,提高 1.57 个百分点,与该任务需要较广上下文的特征相符。M 版的 LAMBADA 困惑度则从 16.34 略升至 16.35,不能概括成两个架构在该指标上均改善。Transformer++ 仍有最好的 WikiText 困惑度。(Table 2,PDF p. 8)

原文 Fig. 4,PDF p. 9,760M 模型。横轴是对数刻度的 token 位置,纵轴是该位置相对 Transformer 的 NLL 差,零线为 Transformer,负值更好。元可塑模型的曲线随位置上升得更慢,因而在更靠后的位置才越过零线。图中的“约 5 倍”指这个特定的交叉位置尺度差异,不是准确率、吞吐或所有任务容量都扩大 5 倍。曲线支持更持久的上下文收益,同时各循环模型在足够靠后的所测位置仍可能劣于 Transformer。
4.5 2.7B:少量层替换改善平均分与中长文档组
| 2.7B 指标 | Mamba2 对照 | 替换 8 层的 Palimpsa-M | 变化 |
|---|---|---|---|
| 七任务 Avg. ↑ | 59.22 | 60.06 | +0.84 个百分点 |
| WikiText ppl ↓ | 14.46 | 14.51 | +0.05,略差 |
| LAMBADA ppl ↓ | 4.79 | 4.79 | 持平 |
| LongBench overall ↑ | 19.3 | 20.4 | +1.1 分 |
| LongBench short ↑ | 18.9 | 16.1 | −2.8 分 |
| LongBench medium ↑ | 19.5 | 23.3 | +3.8 分 |
| LongBench long ↑ | 19.4 | 20.4 | +1.0 分 |
两种模型都接受相同的继续预训练、长度扩展和指令微调,因此这里的对照不是“额外训练后的 Palimpsa”对“未经适应的原始 Mamba2”。LongBench 的改善主要来自 medium/long;easy 组持平于 22.4,hard 组由 17.4 提高到 18.6。结果展示的是收益分布,整体 +1.1 不能掩盖 short 组的下降。(Tables 2–3,PDF pp. 8–9)
4.6 RULER:保留更久与短程适应之间存在可见交换
变量追踪(Variable Tracing, VT)要求沿变量赋值关系追踪最终值。完整趋势如下,分数越高越好。
| 上下文 | Mamba2 对照 | Palimpsa-M | 差值 |
|---|---|---|---|
| 4k | 59.6 | 33.5 | −26.1 |
| 8k | 49.7 | 24.9 | −24.8 |
| 16k | 26.0 | 22.5 | −3.5 |
| 32k | 14.9 | 24.4 | +9.5 |
Palimpsa 在 32k 更好,但在前三个长度都更差。这个交叉说明衰减更慢与短程性能损失同时存在,不能只用 32k 一列概括整组追踪能力。(Table 3,p. 9;Table 6,p. 21)
Appendix A.11 还给出检索、聚合和问答:
| RULER 子任务 | 代表数值:对照→Palimpsa | 可以得到的结论 |
|---|---|---|
| N-MQ,多查询检索 | 4k:53.1→57.5;32k:2.3→2.8 | 四个长度均改善,但 32k 绝对分数很低 |
| N-MV,同键多值检索 | 4k:51.5→59.9;32k:1.1→1.4 | 四个长度均改善,长程任务仍困难 |
| N-MK,多键干扰检索 | 8k:24.6→21.8;16k:8.0→8.0 | 有退步或持平,不能称为全部长度获益 |
| N-1,单 needle 检索 | 32k:94.4→93.0 | 对照保留优势;4k/8k 均为 100 |
| FWE,频繁词提取 | 16k:59.6→43.8;32k:31.9→24.7 | 元可塑性在所测长度均较差 |
| CWE,共同词提取 | 4k:30.5→29.6;32k:0.4→0.2 | 两者都衰减,Palimpsa 未改善 |
| QA(HotPot / SQA) | 32k:20.2→20.6 / 14.7→15.1 | 效果依长度变化,提升幅度小 |
这里按 Table 6 的数字表述。附录文字把 N-MK 也描述为持续获益,但该表的 8k、16k 行不支持这一概括。作者对频繁词任务退步的机制也没有给出确定解释。(Appendix A.11,PDF p. 21)
4.7 效率:状态大小不随长度增长,速度仍是主要成本
训练时,双状态在块内驻留造成寄存器压力,块间状态还需写入 HBM。Appendix A.12 报告训练时间相对优化后的 Simple GLA:170M 约 1.5 倍,760M 约 3 倍;Sec. 2.4 另报告 760M 的 Mamba2 比 Palimpsa 快超过 3 倍。这是两处不同基线,不能拼成同一个统一速度表。

原文 Fig. 7,PDF p. 23。横轴为模型维度 $D$,纵轴为千 tokens/s 的对数刻度,越高越好。硬件是单张 RTX 3090,配置 $B=16,L=2048,H=1$,比较的是循环注意力内核。Palimpsa 在 $D=512$ 约为 770k tokens/s;在 $D=2048$ 约为 50k,对照 Simple GLA 约为 188k,约慢 4 倍。循环推理消除了训练的块内中间状态压力,但每步双状态更新的工作量仍然存在。
作者预计整模型中的相对差距会被共享的投影、MLP 等计算摊薄;本文没有提供相应整模型速度数字。因而论文支持的实用策略是“用较快骨干预训练,再局部或短程引入元可塑性”,而非直接宣称推理成本已与 Mamba2 持平。(Appendix A.12–A.13,PDF pp. 21–23)
五:结论——值得借鉴的是状态更新的自适应保护机制
Palimpsa 最有价值的贡献,是把写入多少、保护哪些状态、何时释放旧证据联系到同一个在线回归模型。精度状态使更新依赖具体记忆元素经历的历史;先验回流避免这些元素永久固化;自然参数形式又让机制保持可扫描、可循环执行。这比只加一个输入门更直接地表达了固定记忆的稳定性—可塑性权衡。
论文也给出了有实践意义的迁移路径。Mamba2 极限让已有模型能够作为初始化,2.7B 实验表明无需把全部层替换为昂贵的新内核,也可以获得平均分和部分长上下文收益。对于已有循环模型,优先在弱遗忘层引入重要性状态是一个值得检验的设计方向。
决定如何使用这项方法的限制很具体:对角精度近似舍弃键维度相关性;辅助状态增加内存与内核工作;从头训练 D 版更困难;长程保留增强并不会自动改善短程状态追踪和词频聚合。最直接的后续问题是,能否按层或按头自适应启用元可塑性,在保留收益的同时减少状态开销;以及能否将少量相关性结构加入精度表示,改善当前对角近似的取舍。这些是由本文结果提出的研究问题,并非已经验证的改进。