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内存还会跌吗?KV Cache砍掉99%,单卡吞吐飙6倍,港科大、CMU联手岩山科技开源新模型

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允中 发自 凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

谷歌今年的一篇论文,愣是把存储芯片巨头的股价都给整出动静了。

论文里提到,KV Cache至少能压缩6倍。

要知道,大模型推理越来越吃内存,KV Cache又是其中一笔不小的开销。

现在谷歌突然把它压下去这么多,美光等存储芯片巨头的股价随之下跌。

结果才过去几个月,又有人对KV Cache下了更狠的一刀。

这次连压缩都不满足了。

上下文从4K一路涨到256K,KV Cache占用愣是没变。

在256K上下文下,始终固定在72MiB。相比源模型,KV Cache直接减少99.1%。

更夸张的是,一张80GB显卡同时跑512路长推理,输出吞吐达到12124 tokens/s,是源模型的6.42倍。

而且推理能力也基本保住了,AIME 2024—2026平均一次通过率达到82.9%,而参评的有界状态模型即便做到14B,最好也只有18.8%。

这就是岩山科技旗下岩芯矩阵联合港科大、CMU等高校刚刚发布并开源的EdgeRock-4B。

它给长推理带来的一个变化是:

推理再长,内存不涨。

模型权重和推理代码目前均已开源,还支持文本和图像推理。

推理越长,为什么越贵?

现在的模型,动不动就要思考几万token;Agent更是能连续工作几十轮,搜索结果、代码、工具调用记录不断往上下文里塞。

模型越干越起劲,显存却先扛不住了。

问题就出在KV Cache上。

如今大多数模型,都把推理历史存在KV Cache里,每生成一个token,就多存一些。

以Qwen3.5-4B为例,每个token要新增32 KiB的KV Cache。推理到64K,一条序列就是2 GiB;推理到256K,就是8 GiB。

这在推理模型时代尤其要命。

模型越来越爱“深度思考”,动辄输出几万token;Agent一跑就是几十轮工具调用,上下文越滚越长。

推理越长,占的显存越多,一张卡能同时服务的请求就越少。

到了端侧,KV Cache还得跟感知、控制模块争抢本就有限的内存。

业界的办法大致有两类。

一类是给每个token“瘦身”:

多头潜在注意力(MLA)压缩KV,KIVI这类量化方法降低精度,谷歌的TurboQuant也属于这一路。

但它们只降低了单个token的成本,缓存照样随推理增长。

另一类是有界状态模型:

循环模型、状态空间模型、滑动窗口模型,内存天生固定。

问题是,它们往往留不住后续推理要用的远处细节,推理能力随之大打折扣。

所以真正的难题就变成了:

能不能在固定内存里,留住推理要用的关键细节?

EdgeRock给出的答案是:能。

一张卡,512路长推理同时跑

先看最直观的吞吐。

测试设定是32K输入、32K输出,所有模型都在单张Hopper 80GB GPU上跑,各自取实测最快的批大小。

结果,EdgeRock-4B一口气开到512路并发,输出吞吐12124 tokens/s。

源模型Qwen3.5-4B最快的配置是批大小64,只有1889 tokens/s;Gemma 4 E4B、MiniCPM5-2B、LFM2.5-2.6B也都在1700到2200 tokens/s之间。

差距为什么这么大?账其实很好算。

32K输入加32K输出跑完,Qwen3.5-4B每条序列的KV Cache是2 GiB。

单张80GB显卡并发几十条就会被占满,更多请求只能排队。

而EdgeRock-4B批量运行时,每条序列需要保存的全部历史状态固定为97.76 MiB,不随长度变化。

打个比方:如果让Qwen3.5-4B也同时跑完这512条序列,光是生成结束时的KV Cache就要1 TiB,约等于13张80GB显卡的显存。

EdgeRock一张卡就装下了,峰值61.26 GiB,还含着模型权重。

再看扩展性。

在4K到32K输入、输出两两组合的16种负载上,批大小从32一路加到512,加权解码吞吐从4128涨到12497 tokens/s,显存峰值始终没碰到单卡上限。

单条请求也不慢。

KV Cache随推理增长的模型有个通病:越写越慢。

因为每生成一个新token,都要回头看一遍越积越多的KV Cache。

EdgeRock每个token的计算量不随上下文增长。

128K输入后再生成128K token,它的速度从头到尾稳在233.7 tokens/s;

Qwen3.5-4B则从169左右一路降到151.3。

上下文越长,越省钱

吞吐翻几倍,换个角度看,就是成本降几倍。

同一张卡、同样的负载,生成同样多的token:

  • 4K输入时,EdgeRock只需要Qwen3.5-4B 24.9%的GPU时间;

  • 32K输入时,只需要15.6%。

按GPU时长计费的话,每个token的算力成本也按这个比例下降。

四种输入长度平均下来,EdgeRock的吞吐是Qwen3.5-4B的4.94倍,是LFM2.5-2.6B的7.18倍。

更关键的是趋势:上下文越长,差距越大。

Qwen3.5-4B的KV Cache随长度越涨越多,EdgeRock的不涨。

除了“省”,固定内存还带来一个容易被忽视的好处:确定。

每条请求要多少内存,推理开始前就能算清楚。

  • 推理服务可以按请求数规划容量,不必猜每条请求最终会跑多久;
  • 端侧设备一次分配到位,推理再长也不会把内存耗尽;
  • 智能体的历史内存不再随工具调用次数增长;
  • 专用芯片甚至可以把全部历史状态放进片上存储。

在内存越来越金贵的当下,这笔账只会越算越值。

省下内存,智商没打折

看到这儿,懂行的朋友可能要问了:恒定内存,RNN、Mamba早就做到了,有什么稀奇?

稀奇就稀奇在,省了内存,推理能力还在。

团队拿EdgeRock-4B和16个有界状态模型做了对比,涵盖GDN、RWKV、Mamba等路线,其中三个是14B级别。

AIME 2024–2026上,EdgeRock-4B平均一次通过率82.9%;对照组里最强的RWKV-7 G1j 13.3B只有18.8%,AHN-GDN Qwen2.5 14B是11.4%。

在29项文本基准中,EdgeRock-4B在其中24项排名有界状态模型第一;29项等权均值比该指标上最强的基线AHN-GDN Qwen2.5 14B高出23.8个百分点。

和源模型比,能力也基本保住了:

  • AIME平均一次通过率保持在Qwen3.5-4B的96.3%,MATH-500达到97.5%;

  • 29项文本基准中,有8项反超Qwen3.5-4B,包括MMLU-Pro、SuperGPQA、HumanEval和MBPP;

  • 六项视觉基准上,平均得分84.9%,保留了Qwen3.5-4B的95.3%。

这一成绩,已经和内存随推理增长的领先小尺寸模型处于同一水平。

秘诀:给记忆打上“岩锚”

那么,EdgeRock是怎么做到的?

核心是一种新的记忆机制,记忆岩锚(Rock Memory Anchors,RMA)。

它的设计取意于岩锚:将推理所需的关键信息固定下来。

就像攀岩者把岩锚钉进岩壁,后面的每一步都有可靠的支点,RMA把推理途中真正重要的细节“钉”在一个固定容量的锚点库里,需要时直接读取。

具体来说,EdgeRock把每条序列的历史分成三部分保存,三部分各司其职:

  • 循环状态概括不断演变的上下文,抓大意;
  • 局部窗口覆盖最近1024个token,管眼前;
  • 锚点库从更早的历史中留住最有价值的细节,记关键。

锚点的取舍过程是这样的:

写入器为每个token生成一条候选记录,评分网络给它打分;

每累积256条候选,就和锚点库里已有的记录放在一起比较,只留下得分最高的1024条,其余淘汰。

四个KV组各自独立进行。

留下的锚点彼此独立、内容不变。所以哪怕它的来源早已滑出局部窗口,后面的推理仍然可以直接读到。

说白了,模型学会的不是“记住一切”,而是“只记值得记住的”。

局部窗口加锚点库,把每条序列的注意力KV固定在72 MiB。这就是内存不涨的来源。

架构上,EdgeRock-4B基于Qwen3.5-4B改造:保留24个Gated DeltaNet层,把8个全注意力层换成1024窗口的滑动窗口注意力,外加独立的RMA模块。

整个模型由Qwen3.5-4B分阶段转换而来,无需从头预训练。

那锚点到底有没有起作用?

团队做了个实验:推理时把8个RMA模块全部关掉,循环层和局部注意力照常工作。

在256段16K至130K token的长上下文上,每段问4个问题,涵盖检索、状态更新、跨文档信息组合和变量绑定:

  • 开着RMA,1024个问题答对964个,准确率94.1%;

  • 关掉RMA,只答对4个,准确率0.4%。

远距离回忆几乎归零。这说明,EdgeRock确实是靠锚点在读取远处的信息作答。

而且每个锚点都记录了来源位置,可以直接查看模型选择记住了什么。

内存还会跌吗?

EdgeRock由岩山科技旗下岩芯矩阵,联合港科大、CMU等高校共同完成。目前模型已开源,可商用。

团队透露,更多参数规模的EdgeRock正在路上。

对于需要长时间运行的机器人来说,这套机制也挺有想象空间。

毕竟机器人一边感知环境、一边规划动作,任务跑上几个小时甚至更久,总不能让历史缓存跟着无限膨胀。

如果推理过程中的内存占用能提前算清楚,端侧部署也能省不少事。

至于内存还会不会跌,交给市场去回答。

但至少有一件事已经变了:模型想得再久,记忆也不会再膨胀。

论文地址:https://rockmatrix.ai/documents/edgerock-report-zh.pdf

GitHub:https://github.com/rockmatrix-ai/EdgeRock

Hugging Face:https://huggingface.co/rockmatrix-ai/EdgeRock

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