論文の概要: In-Context Learning with Representations: Contextual Generalization of Trained Transformers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.10147v2
• Date: Wed, 25 Sep 2024 19:16:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-08 06:44:48.878304
• Title: In-Context Learning with Representations: Contextual Generalization of Trained Transformers
• Title（参考訳）: 表現を用いたインテクスト学習:訓練された変圧器の文脈一般化
• Authors: Tong Yang, Yu Huang, Yingbin Liang, Yuejie Chi,
• Abstract要約: In-context Learning (ICL) は、事前訓練された大規模言語モデルの能力を指し、推論中にいくつか例を挙げると、新しいタスクを学習できる。 本稿では,非線形回帰タスクのレンズによる勾配降下による変圧器のトレーニングダイナミクスについて検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 66.78052387054593
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In-context learning (ICL) refers to a remarkable capability of pretrained large language models, which can learn a new task given a few examples during inference. However, theoretical understanding of ICL is largely under-explored, particularly whether transformers can be trained to generalize to unseen examples in a prompt, which will require the model to acquire contextual knowledge of the prompt for generalization. This paper investigates the training dynamics of transformers by gradient descent through the lens of non-linear regression tasks. The contextual generalization here can be attained via learning the template function for each task in-context, where all template functions lie in a linear space with $m$ basis functions. We analyze the training dynamics of one-layer multi-head transformers to in-contextly predict unlabeled inputs given partially labeled prompts, where the labels contain Gaussian noise and the number of examples in each prompt are not sufficient to determine the template. Under mild assumptions, we show that the training loss for a one-layer multi-head transformer converges linearly to a global minimum. Moreover, the transformer effectively learns to perform ridge regression over the basis functions. To our knowledge, this study is the first provable demonstration that transformers can learn contextual (i.e., template) information to generalize to both unseen examples and tasks when prompts contain only a small number of query-answer pairs.
• Abstract（参考訳）: In-context Learning (ICL) は、事前訓練された大規模言語モデルの顕著な能力を指し、推論のいくつかの例から新しいタスクを学習することができる。 しかし、ICLの理論的理解は、特にトランスフォーマーがプロンプト内の見知らぬ例に一般化するように訓練できるかどうかがほとんど未解明であり、このモデルが一般化のためのプロンプトの文脈的知識を取得する必要がある。 本稿では,非線形回帰タスクのレンズによる勾配降下による変圧器のトレーニングダイナミクスについて検討する。 ここでの文脈一般化は、すべてのテンプレート関数が$m$基底関数を持つ線型空間にある各タスクのコンテキスト内でテンプレート関数を学ぶことによって達成できる。 本研究では,一層型マルチヘッドトランスのトレーニングダイナミクスを解析し,部分的にラベル付けされたプロンプトが与えられたラベル付き入力をテキストで予測し,ガウス雑音を含むラベルと各プロンプトの例数でテンプレートを決定するのに十分ではないことを示す。 軽微な仮定では, 1層マルチヘッドトランスのトレーニング損失は, 大域的最小値に線形に収束する。 さらに、変換器は、基底関数よりもリッジ回帰を効果的に行うことを学習する。 我々の知る限り、この研究はトランスフォーマーが文脈情報(テンプレート)を学習し、プロンプトが少数の問合せ-問合せペアのみを含む場合に、見知らぬ例とタスクの両方に一般化できる最初の証明可能な実証である。

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