CLEAR – 新加坡国立大学推出的线性注意力机制，生成8K图像时提速6.3倍 | AI工具集

CLEAR是什么

CLEAR是新加坡国立大学推出新型线性注意力机制，能提升预训练扩散变换器（DiTs）生成高分辨率图像的效率。基于将每个查询的注意力限制在局部窗口内，CLEAR实现了对图像分辨率的线性复杂度，降低了计算成本。实验表明，CLEAR在10K次迭代微调后，能在保持与原始模型相似性能的同时，减少99.5%的注意力计算，并在生成8K图像时提速6.3倍。CLEAR支持跨模型和插件的零样本泛化，及多GPU并行推理，增强模型的适用性和扩展性。

CLEAR的主要功能

• 线性复杂度：通过局部注意力机制将预训练DiTs的复杂度从二次降低到线性，适用于高分辨率图像生成。
• 效率提升：在生成高分辨率图像时，显著减少计算量和时间延迟，加速图像生成过程。
• 知识转移：通过少量的微调，能有效地从预训练模型转移知识到学生模型，保持生成质量。
• 跨分辨率泛化：CLEAR展现出良好的跨分辨率泛化能力，能处理不同尺寸的图像生成任务。
• 跨模型/插件泛化：CLEAR训练得到的注意力层能零样本泛化到其他模型和插件，无需额外适配。
• 多GPU并行推理：CLEAR支持多GPU并行推理，优化大规模图像生成的效率和扩展性。

CLEAR的技术原理

• 局部注意力窗口：将每个查询（query）的限制在局部窗口内，仅与窗口内的键值（key-value）进行交互，实现线性复杂度。
• 圆形窗口设计：与传统的正方形滑动窗口不同，CLEAR采用圆形窗口，考虑每个查询的欧几里得距离内的所有键值。
• 知识蒸馏：在微调过程中，CLEAR用知识蒸馏目标，基于流匹配损失和预测/注意力输出一致性损失，减少线性化模型与原始模型之间的差异。
• 多GPU并行推理优化：CLEAR基于局部注意力的局部性，减少多GPU并行推理时的通信开销，提高大规模图像生成的效率。
• 保持原始功能：尽管每个查询仅访问局部信息，但通过堆叠多个Transformer块，每个令牌（token）能逐步捕获整体信息，类似于卷积神经网络的操作。
• 稀疏注意力实现：作为一种稀疏注意力机制，能在GPU上高效实现，并利用底层优化。

CLEAR的项目地址

CLEAR的应用场景

• 数字媒体创作：艺术家和设计师快速生成高分辨率的图像和艺术作品，提高创作效率。
• 虚拟现实（VR）和增强现实（AR）：在VR和AR应用中，用在实时生成高分辨率的虚拟环境和对象，提升用户体验。
• 游戏开发：游戏开发者生成高质量的游戏资产和背景，减少开发时间和资源消耗。
• 电影和视频制作：在电影和视频制作中，用在生成高分辨率的特效图像和动画，提高后期制作的效率。
• 广告和营销：营销人员快速生成吸引人的广告图像和视觉内容，吸引潜在客户。