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arxiv.org·2026/10/22
为什么重要 为星载/边缘固定内存场景提供不改存储格式的混合量化方案,工程上可直接复用现有量化工具链输出适合 边缘/航天 AI 部署工程师、模型压缩工具链开发者
语言模型正被探索作为太空机器人解释操作员命令并在已验证技能中进行选择的接口。在星载运行它们需要低比特压缩,而飞行使用增加了通用训练后量化未明示的要求:固定的内存预算和存储格式、处于配置控制下的静态工件、以及与在地面验证过的全精度模型接近的行为。
我们将压缩视为地面段步骤,并研究 QSelect,它通过给每个线性模块分配一个量化器家族,并在最终 next-token 分布上对每次替换进行评分,从兼容的 AWQ、GPTQ 和 AutoRound checkpoints 组合出一个静态低比特模型。默认的 fidelity 模式不需要标签或调整阈值,仅当与 BF16 参考模型的前向 KL 散度降低时才接受替换;可选的 target-adapted 模式增加在一个小标注集上的答案似然。
在 DeepSeek-R1-Distill-Qwen-7B、Llama-3.1-8B 和 Llama-3.2-3B 上以 3 和 4 比特,组合模型在全部六种设置中达到比每个单家族模型更低的平均 held-out perplexity,fidelity 模式进一步降低 perplexity 和 KL。在一个匹配 scaffold 中,final-output 评分在全部 12 个配对运行中给出比表示相似性评分更低的 held-out KL。使用来自被评估任务族的训练或开发划分的标签,target-adapted 模式在 3 比特下将两个 Llama 模型的合并准确率比最佳单家族模型提高 4.3 和 4.5 个百分点。
在 3 比特下,未量化的 embedding 和 output layers 占打包工件的 43-46%。所有评估都在 ground GPU 上使用通用领域基准;太空领域任务和飞行硬件留待未来工作。
Language models are being explored as the interface through which space robots interpret operator commands and select among verified skills.
Running them onboard calls for low-bit compression, and flight use adds requirements that generic post-training quantization leaves implicit: a fixed memory budget and storage format, a static artifact under configuration control, and behavior close to the full-precision model validated on the ground.
We treat compression as a ground-segment step and study QSelect, which composes one static low-bit model from compatible AWQ, GPTQ, and AutoRound checkpoints by assigning each linear module to one quantizer family and scoring every substitution at the final next-token distribution.
The default fidelity mode needs no labels or tuned thresholds and accepts a substitution only when the forward KL divergence from the BF16 reference decreases; an optional target-adapted mode adds answer likelihood on a small labeled set.
On DeepSeek-R1-Distill-Qwen-7B, Llama-3.1-8B, and Llama-3.2-3B at 3 and 4 bits, composed models reach lower mean held-out perplexity than every single-family model in all six settings, and the fidelity mode lowers perplexity and KL further.
In a matched scaffold, final-output scoring gives lower held-out KL than representation-similarity scoring in all 12 paired runs.
With labels from training or development splits of the evaluated task families, the target-adapted mode raises 3-bit pooled accuracy on the two Llama models by 4.3 and 4.5 points over the best single-family model.
At 3 bits, unquantized embedding and output layers make up 43-46% of the packed artifact.
All evaluations use general-domain benchmarks on a ground GPU; space-domain tasks and flight hardware are left to future work.
最大 PPL 降幅
Llama-3.2-3B W3
Micro 精度提升
Llama-3.2 W3 vs 最佳单族
产物缩减
相对 BF16
嵌入层占比
3-bit 打包产物中
模块决策耗时
Llama-3.1-8B W3 · A800
注释 · 所有数字为三校准库副本均值,6 组设置指 3 模型 × 2 位宽出自 §VI-A, Table II
注释 · PPL 越低越好;
EVIDENCE / METHODS
流程
前向 KL 严格下降才接受,无阈值、无标签、单趟扫描
AWQ / GPTQ / AutoRound 各生成一份对称 3- 或 4-bit 检查点,共享 group size 128 与打包格式
BF16 模型在校准文本上做一次前向,缓存全词表 logits 于 CPU(FP16),后续仅跑候选模型
对每个线性模块依次代入三族候选,计算当前部分分配模型的前向 KL
仅当最低 KL 严格小于当前值时提交替换,否则保留原族;平局按 AWQ→GPTQ→AutoRound 固定序
按 decoder block 从浅到深、每块内 QKV→O→Gate→Up→Down 顺序完成一遍后,打包为静态产物
注释 · 贪心坐标下降,已提交分配的分数永不增加出自 §IV-C, Algorithm 1
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