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通过 token 合并实现 Transformer 和状态空间模型的高效时间序列处理

机器学习 2025-08-06 v4

摘要

尽管近期在亚二次注意力机制或状态空间模型方面取得了进展,但处理长标记序列仍 imposes 显著的计算要求。token 合并已成为计算机视觉架构提高计算效率的解决方案之一。本文首次针对时间序列分析中的 transformer 和状态空间模型进行 token 合并的调查。我们进一步引入了 local merging,即一种特定于领域的 token 合并算法, selectively 组合位于局部邻域内的 token,实现两个主要收益:a) local merging 可根据邻域大小调整计算复杂度,从二次线性,以有效扩展到长序列;b) local merging 是首个实现 causal merging 的方案,使 token 合并在 transformer 解码器中成为可能。进一步,我们识别了输入数据中可靠预测 local merging 潜在收益的谱特性,而无需在下游任务中进行评估。我们的全面经验评估表明,local merging 在保持准确性的同时显著提高了效率,在最近提出的 Chronos 基础模型上实现了最高可达 5400% 的加速。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.17951,
  title  = {Efficient Time Series Processing for Transformers and State-Space Models through Token Merging},
  author = {Leon Götz and Marcel Kollovieh and Stephan Günnemann and Leo Schwinn},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.17951},
  year   = {2025}
}

备注

21 pages in total, 20 figures