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BCJR-QAT: trellis 编码权重量化的可微放松

机器学习 2026-05-12 v1

摘要

trellis 编码量化目前将 LLM (QTIP) 推至 2 位后训练的前沿,但要突破 PTQ 上限仍需进行量化感知训练,而在 trellis 上的 QAT 因不可微的 Viterbi argmax 而受阻。我们引入 BCJR-QAT,通过在温度 TT 下采用 BCJR 前向-后向求和-积算法取代 argmax,生成等于布尔oltzmann 期望值 over trellis 路径的软译码器,恰好可微,当 T0T \to 0 时恢复硬 QTIP 码,且在数学上等价于 1 维 Ising 类自旋链的传递矩阵计算。我们贡献了:(i) 一个融合 Triton 内核,使 BCJR 在单张消费级 GPU 上可实现(fp32 加速 6.57×6.57\times);(ii) 量化 drift-预算理论,阐明 BCJR-QAT 何时可逃离 QTIP-PTQ Voronoi 区域,在四项实验中得到验证;(iii) 在 Llama-3.2-1B 2 bpw 下的正向-KL 蒸馏实验结果:通过合理的调度(跳过高 TT 阶段以避免我们诊断的超调),单层 BCJR-QAT 在 WikiText-2 上比 QTIP-PTQ 达到 0.084\mathbf{-0.084} PPL,多层叠加表现超线性。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.10655,
  title  = {BCJR-QAT: A Differentiable Relaxation of Trellis-Coded Weight Quantization},
  author = {Venugopalan Iyengar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.10655},
  year   = {2026}
}

备注

26 pages, 4 figures, 4 tables. Code at https://github.com/Venugopalan2610/quant-2bit. Model weights and trajectory snapshots at https://huggingface.co/Venugopalan2610/BCJR-QAT-Llama-3.2-1B-2bit