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ProQuant:低ビットでも多モーダルLLM性能を維持する新しい量子化フレームワーク

2026年11月8日arXiv: 2611.08216v1

ProQuantは、低ビット量子化を用いても視覚と言語の両方の能力をほぼ損なわない多モーダル大型言語モデル(MLLM)トレーニングフレームワークです。<br>一つ目の特徴はSelf‑Relabeling(SRL)というデータ再ラベル手法です。これにより、微調整時のデータ分布と事前学習時の分布を一致させ、モデルが持つ知識を最適に再利用します。<br>二つ目はProgressive Block Activation(PBA)です。PBAは視覚に敏感な層から量子化を段階的に有効化し、最初は言語層をフル精度のまま保持します。これにより、言語モデルの性能回復を遅延させつつ視覚理解を再構築できます。<br>図1はSRLとPBAの構成を示しており、ProQuantのコア手法を可視化しています。<br>実験ではQwen‑VL‑2B‑Instructモデルを対象に、4ビット重み・8ビット活性化(W4A8)設定で平均精度1830.28を達成しました。これはSmoothQuant(1736.61)、MBQ(1810.68)、MQuant(1736.61)、LLM‑QAT(1931.70)を上回ります。W4A4設定では1611.94に達し、MBQ(55.41)やLLM‑QAT(1532.13)よりもはるかに高い値です。<br>図2は各手法の量子化結果をまとめ、ProQuantが低ビット環境でも他の手法より優位であることを示します。<br>限界として、すべての層を一括量子化すると視覚理解が0%に落ち、AI2Dスコアが消失します。PBAにより段階的に再開することで、言語スコアは回復しますが、視覚性能はフル精度に近いままです。さらに、Post‑Training Quantization(PTQ)手法はW4A4設定でほぼゼロに下がるなど、ProQuantに比べて大きく劣ります。<br>この結果は、量子化スケジューリングと視覚感度ベクトルが低ビット量子化における多モーダル性能維持に不可欠であることを示唆しています。

福原多層構造を示す図。左側に SRL がマーカー付き領域を、右側に PBA が段階的に量子化を適用する層を示す。
Figure 1. Self‑Relabeling(SRL)とProgressive Block Activation(PBA)の構成図。SRL は対象モデルの回答を再サンプリングして微調整データの分布を事前学習分布に合わせ、PBA は視覚に敏感な層から順次量子化を有効化し、最初は言語層をフル精度に保つことで多モーダル理解を復元します。Xue, Yufei, Huang, Yushi, Shao, Jiawei, Dong, Pingcheng, Tan, Yonghao, Li, Shiyao et al. · arXiv:2611.08216v1 · Figure 1: · CC BY 4.0
表形式。横軸は量子化設定、縦軸は平均精度。ProQuant が他手法を上回る点が示される。
Arch#BWMethodAI2DChQDocVM3USciQSeedTxtVAvg. (↑)MME
Qwen2-VL-2BBF16-70.0472.1689.4039.8974.2369.9879.3870.731870.19
W4A8SmoothQ62.6653.6876.5934.0066.4763.2069.1760.821736.61
MBQ65.1262.0879.7635.2268.9964.6471.9163.961810.68
MQuant67.3670.4487.3938.33––77.72––
LLM-QAT66.9468.2087.1435.5669.3768.2777.9467.631931.70
ProQuant69.3070.3288.1039.0072.7969.1978.6069.611830.28
W4A4MBQ2.170.000.0023.671.538.380.005.1155.41
MQuant11.300.360.1612.56––0.18––
LLM-QAT†29.9539.6866.7427.5643.1040.6869.9445.381532.13
ProQuant40.9747.3272.2730.1156.9961.0772.4054.451611.94
Qwen2.5-VL-3BBF16-78.6383.3292.5047.0083.3370.9478.6176.332149.00
W4A8SmoothQ71.8374.3679.6540.4473.9266.9063.9167.292063.23
MBQ73.8779.2488.4440.4477.1869.2774.0071.782049.63
LLM-QAT54.8672.7662.5833.0053.2449.0771.3556.691939.38
ProQuant77.2782.6891.2644.1181.6170.8078.2175.132083.30
W4A4MBQ0.940.000.5124.330.875.350.024.5711.24
LLM-QAT†31.2244.9666.4027.5645.8424.9964.7543.671090.88
ProQuant48.4851.0064.5330.6761.6461.5667.6555.081520.12
Qwen3-VL-2BBF16-73.2579.5692.7038.7879.5872.2679.2673.632029.18
W4A8SmoothQ48.6461.0880.8433.0040.1864.9164.8256.211834.91
MBQ50.6267.4484.2032.7850.5165.7569.4060.101758.88
LLM-QAT60.5265.8886.1138.8969.0267.4573.7165.941962.77
ProQuant71.3475.4491.1041.2278.7371.9078.0872.541962.04
W4A4MBQ5.180.000.1025.566.657.030.086.370.00
LLM-QAT†19.9528.6825.3926.3330.9115.9443.8227.29764.33
ProQuant54.8654.1273.2333.1164.8467.4771.1859.831652.63
Table 1. 表2:Qwen‑VL‑2B‑Instruct の W4A8 / W4A4 での平均精度比較。ProQuant は W4A8 で 1830.28、W4A4 で 1611.94 を記録し、SmoothQuant、MBQ、MQuant、および LLM‑QAT を上回っています。Xue, Yufei, Huang, Yushi, Shao, Jiawei, Dong, Pingcheng, Tan, Yonghao, Li, Shiyao et al. · arXiv:2611.08216v1 · Table 1: · CC BY 4.0

元論文

ProQuant: Progressive Quantization-aware Training for Edge MLLMs

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