quantization model-merging glue task-arithmetic gptq clip-vit merged-weight-anchoring expert-guided
Abstract
Low-resource deployment constraints have made model quantization essential for deploying neural networks while preserving performance. Meanwhile, model merging has become an increasingly practical low-resource strategy for integrating multiple task- or domain-specialized experts into a single model without joint training or multi-model serving. Together, quantization and model merging enable an efficient low-resource deployment pipeline by integrating multiple experts into one low-bit model. We formulate this setting as Post-Merge Quantization (PMQ). We show that directly applying post-training quantization (PTQ) to a merged model is unreliable because two distinct deviations are coupled: the quantization deviation introduced by low-bit reconstruction and the expert-relative merging deviation inherited from model merging. To mitigate these deviations, we propose E-PMQ, an expert-guided PMQ framework that uses source expert weights to provide expert- guided output targets during layer-wise calibration, together with merged-weight anchoring to stabilize the calibration and preserve the integrated behavior of the merged model. On CLIP-ViT-B/32 eight-task merging, E-PMQ improves 4-bit GPTQ from 65.0% to 73.6% under Task Arithmetic and from 69.1% to 74.8% under TIES-Merging. On harder settings, E-PMQ improves GPTQ from 34.8% to 76.7% on 20-task CLIP-ViT-L/14 and from 78.26% to 83.34% on FLAN-T5- base GLUE. These results demonstrate that E-PMQ enables effective post-merge quantization and low-bit deployment.
한국어 요약
📋 한 줄 요약
**[모델 압축 / 모델 병합]** 병합된 모델에 PTQ를 직접 적용할 때 발생하는 양자화·병합 편차의 결합 문제를 expert-guided calibration과 merged-weight anchoring으로 해결하는 E-PMQ 제안.
🎯 핵심 기여도
- 양자화와 모델 병합이 모두 저자원 배포에 핵심 기법이지만, 병합된 모델에 PTQ를 직접 적용하면 신뢰성이 떨어진다는 문제를 Post-Merge Quantization(PMQ) 세팅으로 정식화.
- PMQ에서 두 편차가 결합됨을 보임: 저비트 재구성으로 인한 양자화 편차와, 모델 병합으로부터 상속된 expert-relative merging 편차.
- 두 편차를 완화하기 위해 source expert 가중치를 expert-guided output target으로 사용하는 layer-wise calibration과, 병합 모델의 통합 행동을 보존하는 merged-weight anchoring을 결합한 E-PMQ 제안.
- CLIP-ViT-B/32 8태스크 병합에서 4-bit GPTQ를 Task Arithmetic 65.0→73.6, TIES-Merging 69.1→74.8로 개선; 더 어려운 세팅에서도 GPTQ 34.8→76.7(CLIP-ViT-L/14 20태스크), 78.26→83.34(FLAN-T5-base GLUE)로 일관된 향상.
💡 핵심 아이디어
병합된 모델에 PTQ를 적용할 때의 진짜 어려움은 양자화 자체가 아니라 expert 정보 손실이 양자화와 함께 누적된다는 점이며, 원본 expert로부터 calibration target을 끌어오면 두 편차를 동시에 잡을 수 있다.
🔬 기술적 접근법
- **모델/방법론**: 병합된 모델에 대한 expert-guided PTQ 프레임워크 E-PMQ.
- **핵심 기법**: source expert 가중치를 활용한 layer-wise calibration의 output target 설정, merged-weight anchoring으로 calibration 안정화 및 통합 행동 보존.
📊 주요 결과
- CLIP-ViT-B/32 8-task: Task Arithmetic 65.0→73.6, TIES-Merging 69.1→74.8 (4-bit GPTQ 기준).
- CLIP-ViT-L/14 20-task: 34.8→76.7.
- FLAN-T5-base GLUE: 78.26→83.34.
- 다양한 병합·태스크 조합에서 일관된 향상.
💭 의의 및 한계
**의의**: 모델 병합과 저비트 양자화를 결합한 저자원 배포 파이프라인을 실용적 수준의 정확도로 끌어올린 첫 번째 체계적 처방. **한계**: source expert 가중치 접근이 가능하다는 가정에 의존, 매우 큰 expert 집합에서의 calibration 비용은 검토 필요.
🚀 실용적 활용
- 다중 도메인·다중 태스크 expert를 단일 저비트 모델로 통합 배포.
- 온디바이스·엣지에서 멀티태스크 LLM/VLM 운영.
- 모델 병합 연구의 표준적 후처리 단계.