Reformador

O Reformer é um tipo eficiente de modelo Transformer desenvolvido por investigadores da Google AI. Foi concebido para lidar com sequências de dados extremamente longas, o que constitui um desafio significativo para as arquitecturas Transformer padrão devido à sua elevada utilização de memória e exigências computacionais. Através da introdução de novas técnicas, o Reformer pode processar comprimentos de contexto de até um milhão de palavras num único acelerador, tornando possível trabalhar com livros inteiros ou imagens de alta resolução. Esta eficiência é fundamental para o avanço das capacidades dos Modelos de Linguagem de Grande Porte (LLMs) e outras tarefas baseadas em sequências na Inteligência Artificial (IA).

Como é que o transformador atinge a eficiência

A eficiência do Reformer resulta de duas inovações principais que abordam os estrangulamentos no mecanismo de atenção padrão e na atribuição de memória:

• Atenção ao Locality-Sensitive Hashing (LSH): Os transformadores tradicionais calculam uma pontuação de atenção para cada par de palavras numa sequência, o que se torna computacionalmente dispendioso à medida que o comprimento da sequência aumenta. O Reformer substitui esta atenção total por uma aproximação utilizando o Locality-Sensitive Hashing (LSH). Esta técnica agrupa palavras semelhantes em grupos e apenas calcula a atenção dentro destes grupos mais pequenos, reduzindo drasticamente a carga computacional. Funciona com base no princípio de que as palavras que estão próximas em termos de significado (ou espaço vetorial) são susceptíveis de serem agrupadas no mesmo grupo.
• Camadas residuais reversíveis: Para economizar memória, as redes neurais padrão armazenam ativações de cada camada para serem usadas durante a retropropagação. Isso consome uma grande quantidade de memória, especialmente em modelos profundos. O Reformer utiliza camadas reversíveis, que permitem que as activações de qualquer camada sejam recalculadas a partir das activações da camada subsequente durante o treino. Isto elimina a necessidade de armazenar as activações na memória, reduzindo significativamente o espaço de memória e permitindo o treino de modelos muito maiores. Este conceito é detalhado no documento de investigação original do Reformer.

Aplicações

A capacidade do Reformer para processar sequências longas torna-o adequado para várias tarefas em Aprendizagem Automática (ML), particularmente no Processamento de Linguagem Natural (NLP) e não só:

• Análise de documentos longos: Resumir ou responder a perguntas sobre livros inteiros, artigos de investigação extensos ou documentos jurídicos em que o contexto abrange milhares ou milhões de palavras. Por exemplo, um modelo Reformer pode ser utilizado para gerar um resumo de texto conciso de um relatório técnico com vários capítulos.
• Genómica: Processamento de sequências longas de ADN ou de proteínas para análise e reconhecimento de padrões. Os dados genómicos podem consistir em milhares de milhões de pares de bases, o que faz do Reformer uma arquitetura ideal para identificar padrões ou mutações.
• Processamento de meios de comunicação de longa duração: Análise de ficheiros áudio longos para reconhecimento de voz, geração de música com base em composições alargadas ou análise de vídeo de longa duração. Um exemplo é a transcrição eficiente de reuniões ou palestras de horas de duração.
• Geração de imagens: Algumas abordagens tratam as imagens como sequências de pixéis, especialmente para imagens de alta resolução. O Reformer pode potencialmente tratar estas sequências muito longas para tarefas como a geração de texto para imagem.
• Análise de séries temporais alargadas: Modelação de dados de séries temporais muito longas, como a previsão de tendências do mercado bolsista ao longo de décadas ou a análise de dados climáticos a longo prazo.

Embora modelos como o Ultralytics YOLO se concentrem na deteção eficiente de objectos em imagens, utilizando frequentemente Redes Neuronais Convolucionais (CNN) ou arquitecturas híbridas como o RT-DETR construído com estruturas como o PyTorch, os princípios de eficiência computacional e de memória explorados no Reformer são relevantes em todo o campo da Aprendizagem Profunda. A compreensão desses avanços ajuda a impulsionar a inovação para modelos de IA mais capazes e acessíveis. Plataformas como o Ultralytics HUB visam simplificar o desenvolvimento de IA e a implantação de modelos.

Comparação com outros modelos de sequência longa

O Reformer é um dos vários modelos concebidos para ultrapassar as limitações dos transformadores normais. É importante distingui-lo dos outros:

• Longformer: Tal como o Reformer, o Longformer foi concebido para sequências longas. No entanto, utiliza um padrão de atenção diferente, combinando uma janela deslizante (atenção local) com alguns tokens de atenção global. Isto torna-o altamente eficaz para documentos onde o contexto local é mais importante, mas é menos flexível do que a abordagem baseada em hashing do Reformer para capturar relações distantes.
• Transformer-XL: Este modelo introduz a recorrência na arquitetura do Transformer, permitindo que a informação flua de um segmento de texto para o seguinte. O Transformer-XL é particularmente eficaz para tarefas auto-regressivas, como a modelação de linguagem, mas não foi concebido para processar uma única entrada extremamente longa numa única passagem, como o Reformer ou o Longformer.
• Transformador padrão: O modelo original do Transformer usa auto-atenção total, o que o torna altamente eficaz, mas impraticável para sequências com mais de alguns milhares de tokens devido à sua complexidade quadrática. A principal contribuição do Reformer é tornar viável um desempenho semelhante ao do Transformer para entradas muito mais longas. Pode encontrar mais comparações de modelos na nossa documentação.