2月18日，DeepSeek团队发布了一项具有里程碑意义的技术成果——原生稀疏注意力机制（Native Sparse Attention，NSA）。
这一创新技术专为长文本训练与推理设计，通过算法优化与硬件对齐，显著提升了大语言模型在长上下文任务中的效率和性能。
DeepSeek创始人梁文锋不仅亲自参与了这项研究，还亲自提交了相关论文，其他研究人员来自DeepSeek、北大和华盛顿大学，其中第一作者Jingyang Yuan（袁景阳）是在DeepSeek实习期间完成的这项研究。
从时间上看，梁文锋是在周日16号提交的论文，然后在第二天，也就是昨天出席了民营企业座谈会。
革命性NSA注意力机制问世
根据最新发布的论文，NSA的核心亮点可以概括为以下两点：
1、动态分层稀疏策略：NSA采用了一种动态分层的稀疏策略，结合了粗粒度的Token压缩和细粒度的Token选择。这种策略既提升了效率，也保留了模型对全局长上下文的感知能力和局部精确性。
2、两大关键创新：算术强度平衡的算法设计与硬件优化，NSA通过精巧的算法设计，并针对现代硬件进行了实现优化，显著提升了计算速度；可训练的稀疏注意力，NSA支持端到端训练，减少了预训练计算成本，同时保持模型性能。
具体来看，NSA的核心在于动态分层稀疏策略，结合了粗粒度的Token压缩和细粒度的Token选择。这种策略不仅保留了全局上下文的感知能力，还兼顾了局部信息的精确性。
具体而言，NSA通过三种并行的注意力分支处理输入序列：压缩注意力（Compressed Attention）、选择注意力（Selected Attention）和滑动窗口注意力（Sliding Window Attention）。
压缩注意力负责捕获全局信息，选择注意力专注于关键Token块，而滑动窗口注意力则处理局部上下文信息。三个分支的输出通过门控机制聚合，从而实现高效的长文本建模。
此外，NSA还引入了算术强度平衡的设计，针对现代硬件进行优化，显著提升了计算速度。通过端到端的可训练性，NSA减少了预训练计算量，同时保持了模型性能。
这些创新使得NSA在长上下文任务中表现出色，特别是在处理64k长度的序列时，解码、前向传播和反向传播的速度提升最高可达11.6倍。
有网友说这就像给Transformer装上了“曲率引擎°”。确实，这提升太离谱了！就连很多大佬都忍不住要感叹：这是把传统注意力机制按在地上擦啊！
实验结果显示，NSA在多个基准测试中均展现出卓越的性能。在通用基准测试、长文本任务和指令推理方面，使用NSA预训练的模型不仅性能超越了传统的全注意力模型，还在长上下文任务中展现出显著优势。
在64k上下文的“大海捞针”测试中，NSA实现了完美的检索准确率，证明了其在长序列处理中的高效性和准确性。
在硬件效率方面，NSA的表现同样令人瞩目。
在8卡A100计算集群上，NSA的前向传播和反向传播速度分别比全注意力快9倍和6倍。这种速度提升不仅源于硬件对齐的算法设计，还归功于分块内存访问模式和精细的循环调度，最大限度地利用了Tensor Core的计算能力。
通过减少内存访问量，NSA在长序列解码时的效率优势尤为明显，尤其是在处理128k上下文时，速度提升更为显著。
NSA的推出为大语言模型在长文本处理领域的应用带来了新的可能性。通过高效的长序列处理能力，模型可以直接处理整本书籍、代码仓库或多轮对话（如千轮客服场景），极大地扩展了大语言模型的应用边界。Gemini 1.5 Pro已展示了长上下文的潜力，而NSA的引入将进一步降低此类模型的训练与推理成本。
与此同时，NSA的硬件友好设计和训推一体化特性使其在实际应用中更具优势。
科技媒体指出，DeepSeek此次使用了Triton框架，而非英伟达专用库，这或许暗示了其在模型研发阶段已考虑适配更多类型的计算卡，为未来的开源和广泛应用奠定了基础。
同日早些消息，马斯克旗下XAI举行Grok 3发布会，对此，很快也有对比分析指出，与DeepSeek的技术创新路径形成鲜明对比的是，xAI选择了对工程规模的极致追求。
Grok3使用了20万块GPU集群，而未来的Grok4更是计划使用百万块GPU。这种“财大气粗”的策略虽然在短期内实现了对之前SOTA模型的反超，但投入产出比并不理想。
相比之下，DeepSeek通过算法优化和硬件对齐，以更低的成本实现了更高的性能提升，展现了其在技术破局中的独特优势。
附论文链接：https://arxiv.org/abs/2502.11089
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