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[mygptrnn.git] / mygpt.py
index f3c9a93..d8fd227 100755 (executable)
--- a/mygpt.py
+++ b/mygpt.py
@@ -10,6 +10,8 @@
 # with a caching mechanism for keys and values to avoid a O(N^3) cost
 # for auto-regression.
 
+# This implementation is equipped with RNN layers to replace the MHA
+
 import math, warnings
 
 import torch, einops
@@ -481,8 +483,7 @@ class Caterpillar(nn.Module):
         self.caterpillar_height = caterpillar_height
         self.attention_dropout = attention_dropout
 
-        warnings.warn("flash back", RuntimeWarning)
-        self.proba_flashback = 1e-2
+        self.proba_gate_dropout = 0.0
 
         self.w_G = randw(nb_heads, caterpillar_height, dim_model)
         self.b_G = nn.Parameter(
@@ -538,24 +539,26 @@ class Caterpillar(nn.Module):
 
             self.cache_Y = X.new_zeros(N, T, DM)
 
+        V = torch.einsum("ntc,hdc->nhtd", X, self.w_V)
+        K = torch.einsum("ntc,hdc->nhtd", X, self.w_K)
+
         ######################################################################
         # Compute the recurrent state
 
         # This is the Gating sequence that modulates the storing of
         # the new key and value in the CH pairs of the current
-        # stack. The CH gating values are independent, which means
-        # that the current K/V could be stored in multiple pairs of the
+        # stack. There are CH independent gating values, which means
+        # that the current K/V may be stored in multiple pairs of the
         # recurrent state, or not at all.
 
         G = (
             torch.einsum("ntc,hec->nhet", X, self.w_G) + self.b_G[None, :, :, None]
         ).sigmoid()
 
-        # That bas a bad idea
-        # G = F.dropout(G, self.attention_dropout, self.training)
+        # Clip the gating to avoid values greater than 1 when several
+        # heads hit the same row
 
-        V = torch.einsum("ntc,hdc->nhtd", X, self.w_V)
-        K = torch.einsum("ntc,hdc->nhtd", X, self.w_K)
+        G = G / G.sum(1, keepdim=True).clamp(min=1)
 
         # We prepare the arguments for the parallel scan
 
@@ -563,14 +566,25 @@ class Caterpillar(nn.Module):
         gated_V = torch.einsum("nhet,nhtd->netd", G, V)
         gated_K = torch.einsum("nhet,nhtd->netd", G, K)
 
+        # We start from cached values, which matters in inference
+
         init_rec_V = self.rec_V[:, :, t0 - CL : t0]
         init_rec_K = self.rec_K[:, :, t0 - CL : t0]
 
-        # Here there is a trick: Since the stack at time t is computed
-        # by updating that at time t-L, the parallel scan operates
-        # with a period of L. To do so we split the time indexing in
-        # two axes, the second of size CL, and run the parallel scan
-        # using the other as the sequence index.
+        ######################################################################
+
+        if self.training and self.proba_gate_dropout > 0.0:
+            warnings.warn("gate dropout", RuntimeWarning)
+            epsilon = 0.5
+
+        #################################################################
+        # Associative scan
+
+        # Here there is a trick: Since the stack at position t is
+        # computed by updating that at position t-CL, the parallel
+        # scan operates with a period of CL. To do so we split the
+        # sequence indexing in two axes, the second of size CL, and
+        # run the parallel scan using the first as the sequence index.
 
         A = A.unflatten(2, (-1, CL))
         gated_V = gated_V.unflatten(2, (-1, CL))
@@ -579,44 +593,9 @@ class Caterpillar(nn.Module):
         next_V = pscan_dim(A, gated_V, init_rec_V, dim=2)
         next_K = pscan_dim(A, gated_K, init_rec_K, dim=2)
 
-        # Put back the sequence index
-
         self.rec_V[:, :, t0:t1] = next_V.flatten(2, 3)
         self.rec_K[:, :, t0:t1] = next_K.flatten(2, 3)
 
-        if self.training and self.proba_flashback > 0.0:
-            # This piece of code makes the assumption that there is
-            # nothing informative before t0, otherwise we'd have to
-            # implement a cache for V and K too. This should not be
-            # too much of a problem since this is used only during
-            # train, where full sequence are available
-
-            n = torch.arange(N, device=X.device)[:, None, None, None]
-            t = torch.arange(t0, t1, device=X.device)[None, None, :, None]
-            dv = torch.arange(DV, device=X.device)[None, None, None, :]
-            dk = torch.arange(DK, device=X.device)[None, None, None, :]
-
-            u = (
-                torch.rand(N, CH, t1 - t0, 1, device=X.device).mul(t).long() // CL
-            ) * CL
-
-            src_time = t - u - t0
-            src_head = torch.randint(H, (N, CH, t1 - t0, 1), device=X.device)
-
-            mask = (
-                torch.rand(N, CH, t1 - t0, DV, device=X.device) <= self.proba_flashback
-            ).long()
-
-            self.rec_V[:, :, t0:t1] = (
-                mask * V[n, src_head, src_time, dv]
-                + (1 - mask) * self.rec_V[:, :, t0:t1]
-            )
-
-            self.rec_K[:, :, t0:t1] = (
-                mask * K[n, src_head, src_time, dk]
-                + (1 - mask) * self.rec_K[:, :, t0:t1]
-            )
-
         ######################################################################
         # compute the readout
 
@@ -763,7 +742,6 @@ class MyGPT(nn.Module):
         nb_blocks,
         nb_lines=None,
         caterpillar_height=None,
-        dim_rec_v=-1,
         causal=False,
         dropout=0.0,
         len_max=1e5,
@@ -771,7 +749,12 @@ class MyGPT(nn.Module):
     ):
         super().__init__()
 
-        assert attention_layer in {"mha", "dumbrec", "kvrec", "caterpillar"}
+        assert attention_layer in {
+            "mha",
+            "dumbrec",
+            "kvrec",
+            "caterpillar",
+        }, f"Unknown attention operator {attention_layer}."
 
         if attention_layer == "caterpillar":
             assert nb_lines % caterpillar_height == 0
@@ -804,7 +787,7 @@ class MyGPT(nn.Module):
                 return DumbRec(
                     dim_model=dim_model,
                     dim_qk=dim_keys,
-                    dim_v=dim_rec_v,
+                    dim_v=dim_model // nb_heads,
                     nb_heads=nb_heads,
                     nb_lines=nb_lines,
                     attention_dropout=dropout,
@@ -813,7 +796,7 @@ class MyGPT(nn.Module):
                 return KVRec(
                     dim_model=dim_model,
                     dim_qk=dim_keys,
-                    dim_v=dim_rec_v,
+                    dim_v=dim_model // nb_heads,
                     nb_heads=nb_heads,
                     nb_lines=nb_lines,
                     attention_dropout=dropout,
@@ -822,7 +805,7 @@ class MyGPT(nn.Module):
                 return Caterpillar(
                     dim_model=dim_model,
                     dim_qk=dim_keys,
-                    dim_v=dim_rec_v,
+                    dim_v=dim_model // nb_heads,
                     nb_heads=nb_heads,
                     caterpillar_length=self.caterpillar_length,
                     caterpillar_height=self.caterpillar_height,