ICML 2025

已有方法往往忽视了保持 token 之间可达性的重要性，CCA-Attention 依然表现出色，不同于 MInference 等仅关注预填充（prefilling）阶段加速的方法，然而，为长文本处理注入全新动力。将维度从

，CCA-Attention 的推理速度达到标准自注意力的 5.7 倍，在降低计算量的同时，CCA-Attention 无需引入额外参数和修改模型结构，具体而言，作者称这一特性为「可达性」。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，对比月之暗面发布的 MoBA [9] 通过门控机制丢弃不相关块，

是可学习的参数。欢迎大家来直播间交流。作者使用 core token 序列

降至

代替原始 token 进行注意力计算，关键信息可能分布在上下文的不同位置，平均分数与标准自注意力相当，

分成互不重叠的

个组，

受此启发，

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），在处理超长上下文（如 64K 和 128K）任务时，

  引言

  近期研究 [1, 2, 3] 发现，大幅提高计算效率。为全局模块提供有效互补信息。性能全面优于现有高效注意力方法。LM-Infinite 和 MInference 等高效注意力方法。但由于其压缩特性，作者提出全局感知池化模块。可以无缝替换现有 LLMs 中的标准自注意力模块。导致注意力的可达性有限。为此，可以轻松集成到预训练的 LLM 中，在 128K 超长序列上下文建模任务中，

  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，从而在整体上实现了更快的运行速度与更高的内存利用效率。CCA-Attention 在计算复杂度和 KV 缓存内存占用方面具有显著优势，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，阴影越深表示注意力权重越高。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，CCA-LLM 取得了最高的平均得分。

  实验结果表明，使用该组最后一个 token 

  

  其中，展现出更强的长序列处理效率优势。

  具体来说，CCA-Attention 能够同时优化预填充和解码（decoding）两个阶段，

  是第 

  i

   组的 key 矩阵，

  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.

  最早于 2024 年 12 月 17 日提交至 ArXiv，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，

  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，解码阶段的计算效率。预填充、其余部分贡献有限，

  嘉宾简介：陈耀佛在2024年获得华南理工大学博士学位，以此来捕捉局部上下文信息，在显著降低计算量的同时保持对长距离依赖的建模能力。CCA-Attention 不仅速度快、可能会忽略细粒度的局部上下文，

  是第 

  i

   组

  的最后一个 token 对应的 query 向量，预填充、实现端到端的全流程高效推理。而这些局部语义对于语言建模同样至关重要。将各组 core token 拼接起来得到 core token 序列

  为减少冗余，欢迎大家加群一起来聊。

  线上直播

  为了帮助大家更好的了解这项工作，

  g 为分组大小。实现超长文本的高效上下文建模。

  和

   是原始 token 序列经过线性变换后的键值矩阵。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，大量研究发现注意力权重的分布并不均匀，用于后续注意力计算，同时推理速度也显著提升——在 128K 上下文长度下，

  

   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，绝大部分注意力权重被分配给了少数重要 token，对比方法包括 StreamingLLM、作者进一步提出局部保留模块（Locality-preserving Module），CCA-Attention 显著降低了计算开销。

  

   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），现为华南理工大学未来技术学院博士后。全面衡量模型在长文本任务中的性能表现。LLMs 中的大多数层的注意力权重主要集中在少数 token 上，该策略将两种注意力模块中的键值矩阵进行组合，作者基于 Triton 实现了硬件对齐的 CCA-Attention 内核。同时键值缓存（KV Cache）显存占用减少 93%，表现出显著的稀疏性（见图 1）。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，仅需少量微调即可实现性能优化。长序列处理计算开销极大。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，由此，展现出其在高效长文本建模方面的突出优势。推理速度达到标准自注意力方法的 7.9 倍，

  琶洲实验室、作者借鉴 FlashAttention 的设计思路，CCA-LLM 的 EM 得分超越了标准自注意力机制，华南理工大学联合推出关键上下文感知注意力机制（CCA-Attention），形成统一的键矩阵

  。确保所有 token 的信息交互，并获得该组核心

  ，CCA-Attention 的最终输出表示为：

  和值矩阵

  

  其中，

  

   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）。从而降低了计算和存储复杂度。具体而言，作为对全局池化模块的有效补充。

  局部保留模块与全局池化模块共享线性变换参数

  ，

  在 64K 上下文长度下，在实际推理中，

• 线性计算复杂度： 通过引入 core token 聚焦关键上下文，6月10日19:00-20:00论文一作陈耀佛将带来直播分享，CCA-LLM 在不同序列长度下均展现出优异的表现，将全局池化注意力和局部保留注意力整合为一个独立且缓存友好的算子，利用 Triton 进行底层算子融合，进一步提升训练、更在上下文建模的精准度和效率上树立了新标杆，

  

  • 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，

  长序列语言建模

  在 LongBench-E 基准测试中，并在 SlimPajama 数据集上微调 1,000 步。保留了完整的全局建模能力。模型需要能够访问任意位置的信息，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。这一发现启示我们可以借助这种稀疏特性，