The research presented in this thesis was conducted under the joint supervision of Pierre-Luc Bacon, affiliated with Mila - Quebec Artificial Intelligence Institute and Université de Montréal, and Ross Goroshin, affiliated with Google DeepMind. The involvement of both supervisors was integral to the development and completion of this work. / Cette thèse est ancrée dans deux aspirations principales: (i) l'extension des longueurs de séquence pour une fidélité de prédiction supérieure pendant les phases d'entraînement et de test, et (ii) l'amélioration de l'efficacité computationnelle des modèles de séquence. Le défi fondamental de la modélisation de séquences réside dans la prédiction ou la génération précise sur de longs horizons.
Les modèles traditionnels, tels que les Réseaux Neuronaux Récurrents (RNN), possèdent des capacités intrinsèques pour la gestion de séquences, mais présentent des lacunes sur de longues séquences. Le premier article, "Correction de Cours des Représentations de Koopman," introduit le Réencodage Périodique pour les Autoencodeurs de Koopman, offrant une solution à la dérive dans les prédictions à long horizon, assurant la stabilité du modèle sur de longues séquences.
Les défis subséquents des RNN ont orienté l'attention vers les Transformateurs, avec une longueur de contexte bornée et un temps d'exécution quadratique. Des innovations récentes dans les Modèles d'Espace d'État (SSM) soulignent leur potentiel pour la modélisation de séquences. Notre second article, "Transformateurs d'État-Block," exploite les puissantes capacités de contextualisation des SSM, fusionnant les forces des Transformateurs avec les avantages des SSM. Cette fusion renforce la modélisation linguistique, surtout dans les contextes exigeant une large inference et contexte.
En essence, cette thèse se concentre sur l'avancement de l'inférence de séquence à longue portée, chaque article offrant des approches distinctes pour améliorer la portée et la précision de la modélisation prédictive dans les séquences, incarnées par le titre "Au-delà de l'Horizon." / This thesis is anchored in two principal aspirations: (i) the extension of sequence lengths for superior prediction fidelity during both training and test phases, and (ii) the enhancement of computational efficiency in sequence models. The fundamental challenge in sequence modeling lies in accurate prediction or generation across extended horizons. Traditional models, like Recurrent Neural Networks (RNNs), possess inherent capacities for sequence management, but exhibit shortcomings over extended sequences. The first article, "Course Correcting Koopman Representations," introduces Periodic Reencoding for Koopman Autoencoders, offering a solution to the drift in long-horizon predictions, ensuring model stability across lengthy sequences. Subsequent challenges in RNNs have shifted focus to Transformers, with a bounded context length and quadratic runtime. Recent innovations in State-Space Models (SSMs) underscore their potential for sequence modeling. Our second article, "Block-State Transformers," exploits the potent contextualization capabilities of SSMs, melding Transformer strengths with SSM benefits. This fusion augments language modeling, especially in contexts demanding extensive range inference and context. In essence, this thesis revolves around advancing long-range sequence inference, with each article providing distinctive approaches to enhance the reach and accuracy of predictive modeling in sequences, epitomized by the title "Beyond the Horizon."
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/32831 |
| Date | 01 1900 |
| Creators | Fathi, Mahan |
| Contributors | Bacon, Pierre-Luc |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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