英伟达韩松团队新作:具有后神经架构搜索的高效语言模型

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  英伟达开源又放大招了!

  韩松团队推出了一款全新的基于后神经架构搜索的高效语言模型——Jet-Nemotron

  该模型在一系列基准测试中,不仅表现出与 Qwen3、Qwen2.5、Gemma 3 和 Llama 3.2 相当甚至更优的准确率,还在生成吞吐量上实现最高 53.6 倍加速,在预填充阶段达到 6.1 倍加速。

  值得一提的是,在 MMLU、MMLU-Pro 和 BBH 基准上,Jet-Nemotron-2B 相比 Qwen3-1.7B-Base 吞吐量提高了 47 倍,缓存大小缩小至1/47。

  同时,它还实现了比 DeepSeek-V3-Small 和 Moonlight(共 150 亿参数,22 亿激活参数)更高的准确率。

  代码和预训练模型都将开源,我们先来看看 Jet-Nemotron 是如何构建的。

  Jet-Nemotron:基于后神经架构搜索构建

  首先,Jet-Nemotron 是在后神经架构搜索(Post Neural Architecture Search,PostNAS)的基础上构建的。

  其中,后神经架构搜索(PostNAS)模型是一种“站在大模型肩膀上做改造”的架构搜索方法。

  它从一个预训练的全注意力模型出发,并直接继承其多层感知机权重,且在整个过程中保持这些权重被冻结(不再更新)

  Jet-Nemotron 就是将 PostNAS 通过以下 4 个步骤优化得到的:

  全注意力层的放置和消除

  在模型中保留少数几个全注意力层,对于在检索等高难度任务上保持高准确率至关重要。

  然而,这些层的最佳放置位置一直不明确。

  因此,研究团队引入了一种新方法,通过训练一个“一次性”超级网络 (once-for-all super network),自动学习应该在哪些位置使用全注意力层

  实验结果表明,与常用的均匀放置策略相比,这种学习到的放置方式在 MMLU 基准上的准确率有显著提升。

  选择线性注意力模块

  在确定了全注意力层的放置方案后,研究团队进行注意力模块搜索,以确定最优的线性注意力模块。

  在实验中,他们评估了 6 个最先进的线性注意力模块(RWKV7 由于训练吞吐量过低排除在外),结果如下。

  由上表观察到,Gated DeltaNet 实现了最优的整体准确率。因此,研究团队在后续实验中都采用 Gated DeltaNet。

  设计新型注意力模块

  添加卷积是增强线性注意力能力的一种常用策略。然而,以往的方法仅仅依赖于静态卷积核,缺乏动态适应卷积核特征提取模式的能力。

  于是,研究团队引入一种名为JetBlock的新型线性注意力模块。

  此模块使用一个卷积核生成器 (kernel generator),能够根据输入内容动态地生成因果卷积核 (dynamic causal convolution kernels),然后将这些卷积核应用于 V (值) 词元上。此外,它还移除了在 Q (查询) 和 K (键) 上的冗余静态卷积,从而简化了计算流程。

  执行硬件感知架构搜索

  传统上,参数量被用作语言模型效率的代理指标。然而,参数数量与硬件效率并不直接相关

  基于“KV 缓存大小是影响长上下文和长生成吞吐量的最关键因素”的发现。

  研究团队将 KV 缓存大小固定为原始设计的规格,并对 key 维度、value 维度以及注意力头数进行了小规模的网格搜索。

  这种硬件感知搜索能够在保持相似生成吞吐量的同时,利用更多参数以实现更高准确率。

  好消息是,研究团队计划在 GitHub 上公开代码和模型,目前正等待法律合规审核。

  显著的效率提升

  Jet-Nemotron-2B 和 Jet-Nemotron-4B 分别基于 Qwen2.5-1.5B 和 Qwen2.5-3B 模型构建。

  为了全面评估模型性能,研究团队在数学、常识、检索、编码以及长上下文中都进行了测试。

  数学任务上,Jet-Nemotron-2B 取得了 49.6 的平均准确率,比 Qwen3-1.7B-Base 高 6.3,同时速度快 47 倍。

  相比之下,之前的线性注意力和混合模型在数学任务上远远落后于 Qwen3-1.7B-Base。

  常识推理任务上,Jet-Nemotron-2B 平均准确率达到 62.0,超越所有基线模型。

  检索任务上,Jet-Nemotron-2B 的表现优于除 Qwen3-1.7B-Base 之外的所有基线模型。

  当扩展到 4B 时,Jet-Nemotron-4B 达到了 76.2 的最佳平均准确率,同时与 Qwen3 相比仍保持 21 倍的速度提升。

  编码任务上,Jet-Nemotron-2B 的平均准确率高于所有基线模型。

  同时,Jet-Nemotron-4B 在所有编码任务中都实现了更高的准确率。

  长下文任务上,可以看出 Jet-Nemotron-2B 虽然只有两个全注意力层,但性能堪比拥有更多全注意力层的 Qwen2.5-1.5B 和 Gemma3n-E2B 等领先模型。

  综合来看,Jet-Nemotron-2B 和 Jet-Nemotron-4B 在这些领域的表现均与 Qwen3-1.7B-Base 相当,甚至更胜一筹。

  而由于全注意力层显著减少且 KV 缓存规模更小,Jet-Nemotron 与 Qwen3 相比有明显优势。

  团队介绍

  值得一提的是,此研究团队全为华人。

  Yuxian Gu,本科与博士均就读于清华大学计算机科学与技术系,导师为黄民烈教授。

  此前,他还在微软亚洲研究院实习,导师为研究员董力。

  他的研究兴趣主要集中在语言模型的全生命周期,包括预训练、下游任务适配以及推理阶段的高效方法。

  最近,他的研究重点是面向预训练大语言模型的数据构建理论与算法(如 PDS、指令预训练、Learning Law),以及利用知识蒸馏进行语言模型压缩(如 MiniLLM、MiniPLM)。

  胡擎昊,本科毕业于浙江大学,硕士毕业于新加坡国立大学,现为麻省理工学院韩松教授的博士后研究员。

  Shang Yang,现为麻省理工学院三年级博士生,导师为韩松教授。在此之前,他本科毕业于清华大学电子工程系。

  Haochen Xi,本科毕业于清华大学姚班,导师为姚期智院士,目前博士就读于美国加州大学伯克利分校计算机科学专业,现为加州大学伯克利分校 MLsys 研究员。

  Junyu Chen,现为清华大学姚班的一名本科生。曾在麻省理工学院 HAN 实验室担任研究实习生,导师为韩松教授。此前,还曾在清华大学与李毅教授合作研究 3D 视觉感知和人机交互。

  韩松,本科毕业于清华大学电子工程系,在斯坦福大学获得博士学位,目前是麻省理工学院电子工程学院副教授。

  他提出了被广泛用于高效人工智能计算的“深度压缩”技术,并且首次给现代人工智能芯片带来权重稀疏性的“高效推理机”,这些技术影响了 NVIDIA 的安培 GPU 架构等。

  韩松还是 TinyML 研究的先驱,这项研究将深度学习带到物联网设备上,使边缘端机器学习成为可能。

  2023 年,韩松创办的专注边缘设备机器学习优化的 OmniML 被英伟达收购,他也因此加入英伟达成为杰出科学家,其公司的 CEO 吴迪和 CTO 毛慧子同样也入职英伟达。

  蔡涵,NVIDIA 研究院研究科学家。在上海交通大学获得硕士和学士学位,在麻省理工学院电子工程与计算机科学系获得博士学位。

  参考链接:

  [1]https://arxiv.org/abs/2508.15884

  [2]https://github.com/NVlabs/Jet-Nemotron

  [3]https://x.com/iScienceLuvr/status/1959832287073403137