Российские ученые ускорили работу искусственного интеллекта с длинным текстом

В перспективе это позволит шире применять языковые модели в бизнесе, так как сейчас их использование ограничивают высокие затраты на вычислительные мощности. Кроме того, снижение потребления энергии в области вычислений, особенно в больших центрах обработки данных, поможет уменьшить негативное влияние на окружающую среду и сократить выбросы парниковых газов.

Результаты исследования были признаны мировым научным сообществом и представлены на 63-й Международной ежегодной конференции по компьютерной лингвистике (ACL), которая проходит в Бангкоке, Таиланд, с 11 по 16 августа 2024 года. Это главная научная конференция в области обработки естественного языка в мире.

Научную работу цитировали одни из самых известных исследователей эффективности искусственного интеллекта в мире, представляющие Принстонский университет и Университет Карнеги — Меллона. Почти все языковые модели в мире используют именно их наработки.

Суть открытия

В основе открытия лежит новая архитектура языковых моделей, названная ReBased. Архитектура в глубоком обучении — это общий план или структура, по которой строится нейронная сеть. Она определяет, какие типы слоев будут использованы (например, сверточные, рекуррентные или полносвязные) и как эти слои будут соединены между собой. Проще говоря, это как проект дома, где есть план этажей, комнаты и их соединения. Хорошо продуманная архитектура позволяет нейросети лучше решать определенные задачи, например распознавать изображения или понимать текст. Выбор подходящей архитектуры важен для эффективности и точности работы модели.

Самые распространенные языковые модели основаны на архитектуре «Трансформер», представленной в 2017 году исследователями из Google. Они хорошо зарекомендовали себя при решении практических задач, но для них требуется очень большое количество ресурсов, которые растут квадратично с удлинением текста. Для широкого практического применения необходимы менее ресурсозатратные архитектуры.

Наиболее успешные конкуренты трансформеров — последние SSM-модели (State Space Model, модели пространства состояний) Mamba, но они уступают по способности контекстного обучения, которое позволяет ИИ-агентам адаптироваться к новым задачам без необходимости повторного обучения.

В модели Based, представленной учеными Стэнфорда в декабре 2023 года, которая значительно улучшила способности контекстного обучения, специалисты T-Bank AI Research обнаружили неэффективное использование ресурсов из-за неоптимальной структуры нейросети.

Проведя анализ архитектуры Base, ученые из T-Bank AI Research оптимизировали механизм извлечения информации из текста, добавив новые обучаемые параметры, которые отвечают за оптимальный поиск взаимосвязей между частями текста. Это позволяет улучшить процесс его обработки и получать более точные ответы. Ученые также упростили алгоритм выделения текстовой информации, что привело к увеличению производительности, повышению качества работы с длинными текстами и улучшению контекстного обучения. В среднем понимание взаимосвязей в тексте в новой архитектуре стало лучше на 10%.

ReBased способна снизить издержки на использование искусственного интеллекта для специализированных задач, которые имеют конкретную область применения и требуют учета ее особенностей. Например, в медицине такой задачей может считаться классификация текстов на основе симптомов и диагнозов.

Новая архитектура, предложенная учеными, позволяет приблизить качество линейных моделей к трансформерам. Модели, в основе которых лежит ReBased, могут генерировать тексты с более низкими требованиями к ресурсам практически без потери качества.

Ученые проводили эксперименты на датасете MQAR (Multi-Query Associative Recall), который позволяет определять способность модели к контекстуальному обучению, а именно к ассоциативному запоминанию (запоминанию не связанных пар объектов), например: лицо человека — его имя.

Ярослав Аксенов, исследователь обработки естественного языка в T-Bbank AI Research:

«Примечательно, что параллельно с выходом нашей статьи группа исследователей из Стэнфорда выпустила исследование на эту же тему, но с другим подходом к решению. Сейчас это одна из наиболее интересных областей исследований в NLP по всему миру: трансформеры слишком медленные, но линейные модели уступают им по качеству. И мы, и ученые из Стэнфорда занимаемся поиском оптимальных архитектур. Мы ценим их вклад в развитие технологий и рады возможности участвовать в научном диалоге такого уровня».

В перспективе линейные модели все чаще будут использоваться в комбинации с трансформерами в качестве составной части гибридных архитектур. Такие архитектуры сочетают в себе и скорость, и высокое качество выполнения задач.

Подробное описание модели и результаты экспериментов доступны в статье Linear Transformers with Learnable Kernel Functions are Better In-Context Models.

Исходный код и дополнительные материалы можно найти на GitHub.

Лаборатория T-Bank AI Research

T-Bank Al Research — это одна из немногих российских лабораторий, которые занимаются фундаментальными научными исследованиями на базе бизнеса. Лаборатория входит в состав Центра искусственного интеллекта Т-Банка.

Ученые из T-Bank Al Research исследуют наиболее перспективные области ИИ: обработку естественного языка (NLP), компьютерное зрение (CV) и рекомендательные системы (RecSys). По результатам экспериментов они пишут научные статьи для наиболее авторитетных международных научных конференций: NeurIPS, ICML, ACL, CVPR и других.

За три года существования команды более 20 статей были приняты на крупнейшие конференции и воркшопы в области ИИ. Научные работы T-Bank Al Research цитируются учеными из университетов Беркли и Стэнфорда, а также исследовательского проекта Google по изучению искусственного интеллекта Google DeepMind.

Команда курирует исследовательские лаборатории T-Bank Lab в МФТИ и Omut AI в Центральном университете и помогает талантливым студентам совершать научные открытия.