向量压缩的量化涉及降低向量元素的数值精度(例如,将 32 位浮点数转换为 8 位整数),以节省内存并加快计算速度。 主要优势是显着的压缩——更小的向量意味着更低的存储成本和更快的数据传输。 例如,在机器学习中,将 512 维(使用 32 位浮点数)的嵌入量化为 8 位整数可将内存使用量减少 75%,这对于推荐引擎等大规模系统至关重要。 然而,这是以牺牲准确性为代价的。 较低的精度会降低向量值的粒度,从而更难区分向量之间的细微差异。 在近似最近邻搜索等任务中,量化可能会导致不匹配——想象一下,一个搜索系统检索到的产品相关性略低,因为压缩向量丢失了有关用户偏好的详细信息。
对准确性的影响取决于量化方法和数据。 标量量化(例如,将浮点范围映射到整数)很简单,但可能无法像乘积量化那样有效地保持向量之间的相对距离,乘积量化将向量分成子向量并单独量化。 例如,在图像检索中,乘积量化可能会对像素块进行分组并压缩它们,从而比标量方法更好地保持空间关系。 然而,即使是先进的技术也会引入错误。 诸如点积或余弦相似度之类的运算变得不太精确,因为量化值近似于原始向量。 例如,如果两个高精度向量的余弦相似度为 0.95,则它们的量化版本可能得分为 0.87,从而导致搜索结果中的错误排名。 这里的权衡是计算效率和相似性指标的可靠性之间的权衡,这因用例而异——推荐系统可能容忍一些不准确,但医学成像分析可能需要更高的精度。
实施复杂性是另一个权衡。 量化增加了诸如预处理(标准化数据以适合目标范围)和后处理(在搜索期间进行反量化)之类的步骤。 例如,在实时搜索系统中,即时解压缩向量或使用查找表进行距离计算会引入延迟,从而抵消了部分速度增益。 此外,量化参数(例如,位深度、码本大小)需要调整。 使用 4 位量化而不是 8 位量化可能会节省更多内存,但可能会将某些数据集的准确性降低到无法使用的水平。 硬件兼容性也很重要:某些 GPU 优化 8 位运算,但处理 4 位运算的效率较低。 最后,调试与量化相关的问题(例如,模型性能的意外下降)可能具有挑战性,因为错误会以不明显的方式累积。 开发人员必须根据其系统的需求来平衡这些因素,例如在批量处理管道中优先考虑速度或在低延迟 API 中优先考虑准确性。