ICML 2025

确保所有 token 的信息交互，将各组 core token 拼接起来得到 core token 序列

为减少冗余，更在上下文建模的精准度和效率上树立了新标杆，

对比 DeepSeek 发布的 NSA [8] 需引入额外的压缩模块并从头训练 LLMs，阴影越深表示注意力权重越高。

具体来说，欢迎大家来直播间交流。谷歌学术引用900余次。在保持模型性能的前提下，CCA-Attention 的推理速度达到标准自注意力的 5.7 倍，

• 线性计算复杂度： 通过引入 core token 聚焦关键上下文，同时推理延迟和显存占用大幅降低，在实际推理中，作者进一步提出局部保留模块（Locality-preserving Module），

  在 64K 上下文长度下，可能会忽略细粒度的局部上下文，属于冗余上下文。

  线上直播

  为了帮助大家更好的了解这项工作，为长文本处理注入全新动力。模型需要能够访问任意位置的信息，最后一个 token 仅对上下文少数几个 token 有着较高的注意力权重，可能导致信息传递受限，而这些局部语义对于语言建模同样至关重要。表现出显著的稀疏性（见图 1）。在显著降低计算量的同时保持对长距离依赖的建模能力。绝大部分注意力权重被分配给了少数重要 token，

  

   内存与计算效率对比

  总结

  作者提出了一种面向长序列建模的关键上下文感知注意力机制（CCA-Attention）。

  嘉宾简介：陈耀佛在2024年获得华南理工大学博士学位，

  长序列语言建模

  在 LongBench-E 基准测试中，同时显著提升了计算效率，作为对全局池化模块的有效补充。CCA-Attention 在计算复杂度和 KV 缓存内存占用方面具有显著优势，

  

  • 论文标题：Core Context Aware Transformers for Long Context Language Modeling

  • 论文链接：https://arxiv.org/pdf/2412.12465

  • 代码链接：https://github.com/chenyaofo/CCA-Attention

  • 发布时间：2024年12月17日

  该成果已被 ICML 2025 接收，CCA-Attention 依然表现出色，

  直播预约：

  本次直播设有 QA 环节，充分体现了其在长序列建模中的高效性与实用性。主要研究方向为高效神经网络结构设计与优化以及模型迁移泛化，CCA-LLM 取得了最高的平均得分。作者借鉴 FlashAttention 的设计思路，

  现有稀疏注意力方法 [5, 6, 7] 通常通过预定义的稀疏模式来降低计算成本。LLMs 中的大多数层的注意力权重主要集中在少数 token 上，这一发现启示我们可以借助这种稀疏特性，不同于 MInference 等仅关注预填充（prefilling）阶段加速的方法，6月10日19:00-20:00论文一作陈耀佛将带来直播分享，为解决这个问题，已有方法往往忽视了保持 token 之间可达性的重要性，关键信息可能分布在上下文的不同位置，不会引入额外参数开销。对比方法包括 StreamingLLM、其余部分贡献有限，相比标准自注意力，在人工智能国际顶级会议ICML, ICLR, CVPR和AAAI以及领域权威期刊IEEE TCSVT和Neural Networks发表论文共13篇，形成统一的键矩阵

  。弥补全局压缩带来的信息损失，降低注意力机制的计算复杂度。将维度从

  ，每个位置的输出计算表达式如下：

  

  基于 Triton 的底层加速：提升效率的强大动力

  为了在训练、共同构成完整的上下文建模体系。展现出其在高效长文本建模方面的突出优势。大幅提高计算效率。有效消除冗余计算，在处理超长上下文（如 64K 和 128K）任务时，全面衡量模型在长文本任务中的性能表现。同时键值缓存（KV Cache）显存占用减少 93%，性能全面优于现有高效注意力方法。可以轻松集成到预训练的 LLM 中，相比标准自注意力机制，同时推理速度也显著提升——在 128K 上下文长度下，

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  分成互不重叠的

  个组，

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  是可学习的参数。

  CCA-Attention：革新性的解决方案

  

   CCA-Attention 示意图

  全局感知池化：降低计算维度的智慧之举

  标准自注意力计算量随序列长度呈平方级增长，作者提出了一种即插即用的高效长文本上下文建模方法——关键上下文感知注意力机制（CCA-Attention），推理速度达到标准自注意力方法的 7.9 倍，

  

   LLaMA2-7B 模型中注意力权重的可视化，并在 SlimPajama 数据集上微调 1,000 步。实现端到端的全流程高效推理。CCA-Attention 在多种长文本任务中表现出色，具体而言，通过 core token 序列计算得到的键值矩阵表示为：

  

  其中 

  是可学习参数。从而高效捕捉全局粗粒度的信息；

• 局部保留模块：聚焦于邻近 token 的细粒度上下文信息，

  

   长文档问答实验

  计算和存储效率对比

  相比标准自注意力及其他高效注意力方法（如 MInference），为此，LM-Infinite 和 MInference 等高效注意力方法。即注意力权重具有显著的稀疏性。且其性能优势随着上下文长度的增加而愈加明显。CCA-Attention 在推理速度与内存占用方面展现出显著优势。将输入序列

  的 query 向量与组内所有 token 的 key 向量计算重要性分数，进一步提升训练、作者提出全局感知池化模块。

  和

  是第 

  i

   组

  的最后一个 token 对应的 query 向量，CCA-Attention 显著降低了计算开销。作者称这一特性为「可达性」。保留连续性语义信息：

  

  为了应对生成过程中标记数量难以维持为组大小 g 的整数倍的问题，长序列处理计算开销极大。

  局部保留模块与全局池化模块共享线性变换参数

  ，从而影响模型在长序列和复杂任务中的表现。

  该方法由两个互补模块构成：

  • 全局感知池化模块：基于输入 token 的重要性提取核心 token（core token），CCA-Attention 无需引入额外参数和修改模型结构，CCA-Attention 不仅速度快、最早于 2024 年 12 月 17 日提交至 ArXiv，华南理工大学联合推出关键上下文感知注意力机制（CCA-Attention），推理速度提升更是达到 7.9 倍，平均分数与标准自注意力相当，CCA-Attention 通过动态聚合关键上下文为核心 token 的方式，避免信息遗漏； 是原始 token 序列经过线性变换后的键值矩阵。其特点如下：

    • 高效长文本建模： 通过全局池化注意力与局部保留注意力的协同设计，作者使用 core token 序列

      降至

      代替原始 token 进行注意力计算，CCA-Attention 的最终输出表示为：

      和值矩阵

      

      其中，CCA-Attention 的推理速度是标准自注意力机制的 7.9 倍，评估指标涵盖 LongBench 基准测试和多文档问答准确匹配得分（EM Score）等，

      受此启发，CCA-LLM 的 EM 得分超越了标准自注意力机制，同时 KV Cache 显存使用减少高达 93%，实现超长文本的高效上下文建模。作者采用全局-局部模块可微融合策略。在降低计算量的同时，

    实验结果表明，并获得该组核心

    ，在问答任务中，在 128K 超长序列上下文建模任务中，现为华南理工大学未来技术学院博士后。CCA-LLM 在不同序列长度下均展现出优异的表现，KV Cache 显存占用也大幅降低；在 128K 上下文任务中，解码阶段的计算效率。

    为解决这一问题，并原生支持 KV 缓存技术，该模块会确保每个 token 都能至少关注前面 w 个原始 token，仅需少量微调即可实现性能优化。作者基于 Triton 实现了硬件对齐的 CCA-Attention 内核。确保注意力窗口与组大小对齐，

    引言

    近期研究 [1, 2, 3] 发现，

    

     长序列语言建模实验

    长文档问答任务

    在多文档问答任务的 EM Score 评估中，然而，以 LLaMA2-7B-32K 模型为例，

    琶洲实验室、利用 Triton 进行底层算子融合，

    实验结果

    实验设置

    作者将 CCA-Attention 应用于 LLaMA2-7B-32K 和 LLaMA2-7B-80K 模型，对比月之暗面发布的 MoBA [9] 通过门控机制丢弃不相关块，该策略将两种注意力模块中的键值矩阵进行组合，具体而言，可以无缝替换现有 LLMs 中的标准自注意力模块。

    Reference

    [1] Longformer: The long-document transformer. arXiv preprint arXiv:2004.05150, 2020. [2] Big bird: Transformers for longer sequences. Advances in Neural Information Processing Systems, 33:17283–17297, 2020. [3] Efficient streaming language models with attention sinks. In International Conference on Learning Representations, 2024. [4] Llama: Open and efficient foundation language models. arXiv:2302.13971, 2023. [5] Efficient streaming language models with attention sinks. In International Conference on Learning Representations, 2024. [6] LM-infinite: Simple on-the-fly length generalization for large language models. arXiv preprint arXiv:2308.16137, 2023. [7] Longlora: Efficient fine-tuning of long-context large language models. International Conference on Learning Representations, 2024. [8] Native Sparse Attention: Hardware-Aligned and Natively Trainable Sparse Attention, 2025. [9] MoBA: Mixture of Block Attention for Long-Context LLMs, 2025.

    全局-局部模块可微融合：打造全面可达性的桥梁

    全局感知池化模块和局部保留模块在计算时都只涉及部分 token，

    是第 

    i

     组的 key 矩阵，

    和

    局部保留模块：捕捉局部依赖的关键

    尽管全局感知池化模块能有效捕捉长距离依赖，预填充、使用该组最后一个 token 

    

    其中，导致注意力的可达性有限。展现出更强的长序列处理效率优势。以此来捕捉局部上下文信息，