論文の概要: ToPA: Block-wise Toeplitz Adaptation for Expressive and Efficient Fine-Tuning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.22883v1
- Date: Fri, 16 Oct 2026 03:38:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-20 00:56:07.756289
- Title: ToPA: Block-wise Toeplitz Adaptation for Expressive and Efficient Fine-Tuning
- Title(参考訳): ToPA:表現的かつ効率的な微調整のためのブロックワイズトイプリッツ適応
- Abstract要約: 我々は、標準のToeplitz行列をブロックワイドのToeplitzに置き換える、このアイデアのより洗練されたバージョンであるtextbfToPAを提案する。
ToPAは既存の低ランクパラメータやスパースパラメータよりも表現性が高いことを示す。
21のNLPおよびCVデータセットにまたがる実証的な評価は、5つのモデルアーキテクチャにまたがって行われ、一貫してToPAを検証する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 119.38916612671254
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Parameter-Efficient Fine-Tuning (PEFT) has emerged as a prevalent strategy for adapting large pre-trained models. Among PEFT techniques, reparameterization-based methods, particularly those that employ low-rank or sparsity structures, have attracted significant attention. However, these approaches often underperform full fine-tuning. Specifically, low-rank methods constrain the update rank, which is misaligned with the inherently high-rank nature of full fine-tuning. In contrast, sparsity-based techniques limit the flexibility of the parameter space and compromise connectivity across weights. To overcome these limitations, we explore the use of Toeplitz matrices, whose entries are constant along each diagonal, therefore providing a compact parameterization without imposing explicit rank or sparsity constraints. A straightforward approach is to update weights via a product of Toeplitz matrices. However, similar to RNNs, long multiplicative chains often lead to gradient instability. To address this issue, we propose \textbf{ToPA}, a more refined version of this idea that replaces standard Toeplitz matrices with block-wise Toeplitz, greatly increasing each factor's capacity and shortening the chain, thereby stabilizing training and improving expressiveness. We theoretically show that products of block-wise Toeplitz matrices can approximate arbitrary matrices under shorter chain length, justifying the structural design of ToPA. Furthermore, we demonstrate that ToPA offers greater expressivity than existing low-rank and sparse parameterizations. Empirical evaluations across 21 NLP and CV datasets, spanning 5 model architectures, consistently validate the effectiveness of ToPA.
- Abstract(参考訳): パラメータ効率のよいファインチューニング(PEFT)は、大規模な事前学習モデルに適応するための一般的な戦略として現れている。
PEFT技術の中では、特に低ランクまたは疎度構造を用いる再パラメータ化に基づく手法が注目されている。
しかし、これらのアプローチは多くの場合、完全な微調整を過小評価する。
特に、低ランクな手法は更新ランクを制限しており、これはフル微調整の本質的にハイランクな性質と不一致である。
対照的に、疎性に基づく手法はパラメータ空間の柔軟性を制限し、重みをまたいだ接続性を妥協する。
これらの制限を克服するために、各対角線に沿って成分が定数であるToeplitz行列を用いて、明示的な階数や空間的制約を課すことなく、コンパクトなパラメタライゼーションを提供する。
直感的なアプローチは、Toeplitz行列の製品を通じて重みを更新することである。
しかし、RNNと同様、長い乗法的鎖はしばしば勾配不安定をもたらす。
この問題に対処するために、標準的なToeplitz行列をブロックワイズToeplitzに置き換え、各因子の容量を大幅に増加させ、チェーンを短縮し、トレーニングの安定化と表現性の向上を図った、より洗練されたバージョンの \textbf{ToPA} を提案する。
理論的には,ToPAの構造設計を正当化するために,ブロックワイドなToeplitz行列の積が短鎖長で任意の行列を近似できることを示す。
さらに,ToPAは既存の低ランクパラメータやスパースパラメータよりも表現性が高いことを示した。
21のNLPおよびCVデータセットにまたがる実験的な評価は、5つのモデルアーキテクチャにまたがって行われ、一貫してToPAの有効性を検証する。
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