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update flashmask doc #6748

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216 changes: 216 additions & 0 deletions docs/api/paddle/nn/functional/flashmask_attention_cn.rst
Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -0,0 +1,216 @@
.. _cn_api_paddle_nn_functional_flashmask_attention:

flashmask_attention
-------------------------------

.. py:function:: paddle.nn.functional.flashmask_attention(query, key, value, startend_row_indices, dropout=0.0, causal=False, return_softmax_lse=False, return_seed_offset=False, fixed_seed_offset=None, rng_name="", training=True, name=None)

.. math::

result = softmax(\frac{ Q * K^T }{\sqrt{d}} + mask) * V

用稀疏的 flashmask 表达的 flash_attention。
flashmask 将通过参数 :code:`startend_row_indices` 表示作用在 Attention Score 矩阵上的 mask , Attention Score 矩阵指的是 :math:`Q * K^T` ,元素被 mask 指的是将 Score 矩阵中对应位置设置为 :math:`-inf` 。

下图展示了多种 mask 的示例,图中为 Score 矩阵,灰色区域元素表示被 mask ,上方数字表示 startend_row_indices 的值,一行数字表明 startend_row_indices 的 shape 为 [batch_size, num_heads, seq_len, 1] ,二行数字表明 startend_row_indices 的 shape 为 [batch_size, num_heads, seq_len, 2] , 四行数字表明 startend_row_indices 的 shape 为 [batch_size, num_heads, seq_len, 4] 。

.. image:: ../../../../images/FlashMask1.png
:width: 900
:alt: pipeline
:align: center

图(a)中 :code:`causal=True` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 1], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[5 ],
[5 ],
[5 ],
[5 ],
[5 ],
[5 ],
[5 ],
[5],
[5],
[5]]]])

图(b)中 :code:`causal=True` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 1], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[4 ],
[4 ],
[4 ],
[4 ],
[7 ],
[7 ],
[7 ],
[10],
[10],
[10]]]])

.. image:: ../../../../images/FlashMask2.png
:width: 900
:alt: pipeline
:align: center

图(c)中 :code:`causal=True` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 1], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[10 ],
[10 ],
[10 ],
[10 ],
[7 ],
[7 ],
[7 ],
[10],
[10],
[10]]]])

图(d)中 :code:`causal=True` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 1], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[10 ],
[4 ],
[5 ],
[6 ],
[7 ],
[8 ],
[9 ],
[10],
[10],
[10]]]])

.. image:: ../../../../images/FlashMask3.png
:width: 900
:alt: pipeline
:align: center

图(e)中 :code:`causal=True` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 2], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[4 , 7 ],
[4 , 7 ],
[4 , 7 ],
[4 , 7 ],
[10, 10],
[10, 10],
[10, 10],
[10, 10],
[10, 10],
[10, 10]]]])

图(f)中 :code:`causal=False` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 2], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[4 , 0 ],
[4 , 0 ],
[4 , 0 ],
[4 , 0 ],
[7, 4],
[7, 4],
[7, 4],
[10, 7],
[10, 7],
[10, 7]]]])

.. image:: ../../../../images/FlashMask4.png
:width: 900
:alt: pipeline
:align: center

图(g)中 :code:`causal=False` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 4], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[10, 10, 0 , 0 ],
[10, 10, 0 , 0 ],
[10, 10, 0 , 0 ],
[3 , 10, 0 , 0 ],
[4 , 10, 3 , 4 ],
[5 , 10, 3 , 5 ],
[6 , 10, 3 , 6 ],
[7 , 10, 3 , 7 ],
[8 , 10, 3 , 8 ],
[9 , 10, 3 , 9 ]]]])

图(h)中 :code:`causal=True` , :code:`startend_row_indices` 的值如下

.. code-block:: python

>>> print(startend_row_indices)
Tensor(shape=[1, 1, 10, 1], dtype=int32, place=Place(gpu:0), stop_gradient=True,
[[[[10 ],
[4 ],
[8 ],
[6 ],
[10 ],
[7 ],
[10 ],
[9],
[10],
[10]]]])

参数
::::::::::::

- **query** (Tensor) - 输入 Query Tensor,shape =[batch_size, seq_len, num_heads, head_dim],数据类型为 float16 或 bfloat16。
- **key** (Tensor) - 输入 Key Tensor,shape 以及 dtype 和 query 相同。
- **value** (Tensor) - 输入 Value Tensor,shape 以及 dtype 和 query 相同。
- **startend_row_indices** (Tensor)
- 稀疏掩码索引,shape 为 [batch_size, num_heads, seq_len, {1, 2, 4}],数据类型为 int32。
num_heads 为 1 或与 k 的 num_heads 相同,num_heads 取 1 时将被广播到与 k 的 num_heads 相同。
根据 causal 参数的取值不同,startend_row_indices 可取不同形状并具有不同含义, startend_row_indices 中的值将依次被记为 r1,r2,r3,r4。
- 当 :code:`causal=True` 且 shape 取 [batch_size, num_heads, seq_len, 1] 时,
startend_row_indices 的值 r1 表示 Score 矩阵中左下三角从第 r1 行下方(包括)的元素将被 mask
- 当 :code:`causal=True` 且 shape 取 [batch_size, num_heads, seq_len, 2] 时,
startend_row_indices 的值 r1,r2 表示 Score 矩阵中左下三角从第 r1 行下方(包括)但在第 r2 行上方(不包括)的元素将被 mask
- 当 :code:`causal=False` 且 shape 取 [batch_size, num_heads, seq_len, 2] 时,
startend_row_indices 的值 r1,r2 表示 Score 矩阵中左下三角从第 r1 行下方(包括)的元素将被 mask,右上三角从第 r2 行上方(不包括)的元素将被 mask
- 当 :code:`causal=False` 且 shape 取 [batch_size, num_heads, seq_len, 4] 时 (尚未支持),
startend_row_indices 的值 r1,r2,r3,r4 表示 Score 矩阵中左下三角从第 r1 行下方(包括)但在第 r2 行上方(不包括)的元素将被 mask,右上三角从第 r3 行下方(包括)但在第 r4 行上方(不包括)的元素将被 mask。
- **dropout** (bool,可选) – dropout 概率值,默认值为 0。
- **causal** (bool,可选) - 是否使用 causal 模式,默认值:False。
- **window_size** (int|tuple, 可选) - 表示滑动窗口局部注意力的窗口大小。
如果causal为True,位置 i 处的 Query 只与在 [i - window_size, i] 或 [i - window_size[0], i] 范围内的Key形成Attention。
如果causal为False,位置 i 处的 Query 只与在 [i - window_size, i + window_size] 或 [i - window_size[0], i + window_size[1]] 范围内的Key形成Attention。
- **return_softmax_lse** (bool,可选) - 是否返回 softmax_lse 的结果。默认值为 False,表示不返回 :code:`softmax_lse` 。
- **return_seed_offset** (bool,可选) - 是否返回 seed_offset 的结果。默认值为 False,表示不返回 :code:`seed_offset` 。
- **fixed_seed_offset** (Tensor,可选) - 固定 Dropout 的 offset seed。 默认值为 None, 表示不固定 seed。
- **rng_name** (str,可选) - 随机数生成器名称。 默认值为 ""。
- **training** (bool,可选) - 指示是否为训练模式。默认值为 True。
- **name** (str,可选) - 具体用法请参见 :ref:`api_guide_Name`,一般无需设置,默认值为 None。


返回
::::::::::::
`Tensor`,attention 的结果。

`softmax_lse`,当 return_softmax_lse 为 True 时,返回的 softmax_lse 的值

`seed_offset`,当 return_seed_offset 为 True 时,返回的 seed_offset 的值


代码示例
::::::::::::

COPY-FROM: paddle.nn.functional.flashmask_attention
Binary file added docs/images/FlashMask1.png
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Binary file added docs/images/FlashMask2.png
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Binary file added docs/images/FlashMask3.png
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Binary file added docs/images/FlashMask4.png
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