SANA: O(n²)→O(n) Linear Attention으로 1024² 이미지 0.6초 생성
Self-Attention의 quadratic 복잡도 문제를 Linear Attention이 어떻게 해결했는지. DiT 대비 100배 빠른 생성의 비밀.

SANA: Linear Attention으로 초고속 고해상도 이미지 생성
TL;DR: SANA는 Linear Attention과 효율적인 토큰 압축을 통해 1024×1024 이미지를 0.6초 만에 생성합니다. DiT 대비 100배 이상 빠르면서 동등한 품질을 유지하는 획기적인 아키텍처입니다.
1. 소개: 속도와 품질의 트레이드오프 극복
1.1 기존 Diffusion 모델의 속도 문제
고해상도 이미지 생성은 계산 비용이 막대합니다:
| 모델 | 해상도 | 생성 시간 | GPU 메모리 |
|---|---|---|---|
| Stable Diffusion XL | 1024² | ~8초 | 16GB |
| PixArt-α | 1024² | ~5초 | 12GB |
| DALL-E 3 | 1024² | ~12초 | - |
| DiT-XL/2 | 512² | ~4초 | 20GB |
핵심 병목:
- Transformer의 Self-Attention: 복잡도
- 1024×1024 이미지 → 4096 패치 → 1,600만 쌍의 attention 연산!
1.2 SANA의 해결책
SANA (Efficient High-Resolution Image Synthesis with Linear Diffusion Transformers)
핵심 혁신:
1. Linear Attention: O(n²) → O(n)
2. Deep Compression Encoder: 8× → 32× 압축
3. Mix-FFN: 지역적 정보 보존
4. Triton 커스텀 커널: 하드웨어 최적화
결과: 20배 이상 빠른 생성 속도!
2. Linear Attention의 이론적 배경
2.1 Standard Self-Attention 복습
기존 Transformer의 Self-Attention:
계산 복잡도 분석:
def standard_attention(Q, K, V):
"""
Q, K, V: [batch, seq_len, dim]
복잡도: O(n² × d)
"""
d_k = Q.shape[-1]
# Step 1: QK^T 계산 - O(n² × d)
scores = torch.matmul(Q, K.transpose(-2, -1)) / math.sqrt(d_k)
# scores: [batch, n, n] - n²개의 원소!
# Step 2: Softmax - O(n²)
attn_weights = F.softmax(scores, dim=-1)
# Step 3: V와 곱 - O(n² × d)
output = torch.matmul(attn_weights, V)
return output
# 1024×1024 이미지의 경우:
# n = (1024/16)² = 4096 패치
# n² = 16,777,216 연산!2.2 Linear Attention의 핵심 아이디어
Softmax를 커널 함수로 근사:
핵심 통찰: 연산 순서를 바꾸면 복잡도가 줄어듭니다!
Standard: (Q × K^T) × V → O(n² × d) + O(n² × d) = O(n²d)
Linear: Q × (K^T × V) → O(n × d × d) + O(n × d × d) = O(nd²)
n >> d 일 때 (고해상도 이미지):
n² vs n × d²
4096² vs 4096 × 128²
16M vs 67M → 거의 비슷!
하지만 n이 더 커지면:
8192² vs 8192 × 128²
67M vs 134M → Linear가 훨씬 효율적!
2.3 SANA의 Linear Attention 구현
class LinearAttention(nn.Module):
"""
SANA의 Linear Attention 구현
"""
def __init__(self, dim, num_heads=8, qk_dim=64):
super().__init__()
self.num_heads = num_heads
self.qk_dim = qk_dim
self.scale = qk_dim ** -0.5
# Q, K는 낮은 차원으로 projection
self.q_proj = nn.Linear(dim, num_heads * qk_dim)
self.k_proj = nn.Linear(dim, num_heads * qk_dim)
self.v_proj = nn.Linear(dim, dim)
self.out_proj = nn.Linear(dim, dim)
# Feature map (kernel function)
self.feature_map = nn.Sequential(
nn.Linear(qk_dim, qk_dim),
nn.ReLU() # φ(x) = ReLU(Wx)
)
def forward(self, x):
B, N, C = x.shape
# Q, K, V 계산
q = self.q_proj(x).view(B, N, self.num_heads, self.qk_dim)
k = self.k_proj(x).view(B, N, self.num_heads, self.qk_dim)
v = self.v_proj(x).view(B, N, self.num_heads, -1)
# Feature map 적용 (커널 근사)
q = self.feature_map(q) # φ(Q)
k = self.feature_map(k) # φ(K)
# Linear Attention: Q × (K^T × V)
# Step 1: K^T × V - O(n × d_k × d_v)
kv = torch.einsum('bnhk,bnhv->bhkv', k, v)
# Step 2: Q × (K^T × V) - O(n × d_k × d_v)
out = torch.einsum('bnhk,bhkv->bnhv', q, kv)
# Normalization (numerical stability)
normalizer = torch.einsum('bnhk,bhk->bnh', q, k.sum(dim=1))
out = out / (normalizer.unsqueeze(-1) + 1e-6)
# Reshape and project
out = out.reshape(B, N, -1)
out = self.out_proj(out)
return out3. Deep Compression AutoEncoder (DC-AE)
3.1 기존 VAE의 한계
Stable Diffusion의 VAE:
- 압축률: 8× (512→64, 1024→128)
- 잠재 공간 크기: 여전히 큼 (128²×4 = 65,536 토큰)
3.2 SANA의 32× 압축
SANA DC-AE:
이미지 (1024×1024×3)
↓ 32× 압축
잠재 표현 (32×32×32)
= 1,024 토큰 (기존 대비 64배 감소!)
vs Stable Diffusion:
이미지 (1024×1024×3)
↓ 8× 압축
잠재 표현 (128×128×4)
= 16,384 토큰
3.3 DC-AE 아키텍처
class DeepCompressionAutoEncoder(nn.Module):
"""
SANA의 32× 압축 AutoEncoder
"""
def __init__(
self,
in_channels=3,
latent_channels=32,
base_channels=128
):
super().__init__()
# Encoder: 32× 다운샘플링 (5번의 2× 다운샘플)
self.encoder = nn.Sequential(
# 1024 → 512
ConvBlock(in_channels, base_channels, stride=2),
ResBlock(base_channels),
# 512 → 256
ConvBlock(base_channels, base_channels * 2, stride=2),
ResBlock(base_channels * 2),
# 256 → 128
ConvBlock(base_channels * 2, base_channels * 4, stride=2),
ResBlock(base_channels * 4),
# 128 → 64
ConvBlock(base_channels * 4, base_channels * 8, stride=2),
ResBlock(base_channels * 8),
# 64 → 32
ConvBlock(base_channels * 8, latent_channels, stride=2),
)
# Decoder: 32× 업샘플링
self.decoder = nn.Sequential(
# 32 → 64
UpConvBlock(latent_channels, base_channels * 8),
ResBlock(base_channels * 8),
# 64 → 128
UpConvBlock(base_channels * 8, base_channels * 4),
ResBlock(base_channels * 4),
# 128 → 256
UpConvBlock(base_channels * 4, base_channels * 2),
ResBlock(base_channels * 2),
# 256 → 512
UpConvBlock(base_channels * 2, base_channels),
ResBlock(base_channels),
# 512 → 1024
UpConvBlock(base_channels, in_channels),
)
def encode(self, x):
return self.encoder(x)
def decode(self, z):
return self.decoder(z)
def forward(self, x):
z = self.encode(x)
recon = self.decode(z)
return recon, z3.4 고압축에서 품질 유지하기
class DCAutoEncoderLoss(nn.Module):
"""
DC-AE 학습을 위한 다중 손실 함수
"""
def __init__(self):
super().__init__()
self.perceptual = LPIPS()
self.discriminator = PatchGAN()
def forward(self, x, recon, z):
# 1. Reconstruction Loss
l1_loss = F.l1_loss(recon, x)
# 2. Perceptual Loss (더 중요!)
perceptual_loss = self.perceptual(recon, x)
# 3. Adversarial Loss
real_pred = self.discriminator(x)
fake_pred = self.discriminator(recon)
adv_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(
fake_pred, torch.ones_like(fake_pred)
)
# 4. Latent Regularization (KL divergence)
kl_loss = 0.5 * (z.pow(2) - 1).mean()
# 가중치 조합
total_loss = (
l1_loss * 1.0 +
perceptual_loss * 0.5 +
adv_loss * 0.1 +
kl_loss * 0.0001
)
return total_loss4. Mix-FFN: 지역적 정보 보존
4.1 Global Attention의 문제
Linear Attention은 효율적이지만:
- 지역적 패턴 포착이 약함
- 이미지의 공간적 구조 무시 가능성
4.2 Mix-FFN 설계
class MixFFN(nn.Module):
"""
Mix-FFN: FFN에 Depthwise Convolution 추가
지역적 정보와 전역적 정보를 동시에 처리
"""
def __init__(self, dim, hidden_dim=None, kernel_size=3):
super().__init__()
hidden_dim = hidden_dim or dim * 4
self.fc1 = nn.Linear(dim, hidden_dim)
# Depthwise Convolution: 지역적 정보 처리
self.dwconv = nn.Conv2d(
hidden_dim, hidden_dim,
kernel_size=kernel_size,
padding=kernel_size // 2,
groups=hidden_dim # Depthwise!
)
self.act = nn.GELU()
self.fc2 = nn.Linear(hidden_dim, dim)
def forward(self, x, H, W):
"""
x: [B, N, C] where N = H × W
"""
B, N, C = x.shape
# Linear projection
x = self.fc1(x)
# Reshape for conv: [B, N, C] → [B, C, H, W]
x = x.transpose(1, 2).view(B, -1, H, W)
# Depthwise convolution (지역적 패턴)
x = self.dwconv(x)
x = self.act(x)
# Reshape back: [B, C, H, W] → [B, N, C]
x = x.flatten(2).transpose(1, 2)
# Final projection
x = self.fc2(x)
return x4.3 SANA 블록 전체 구조
class SANABlock(nn.Module):
"""
SANA Transformer Block:
Linear Attention + Mix-FFN + AdaLN
"""
def __init__(self, dim, num_heads, mlp_ratio=4, qk_dim=64):
super().__init__()
# Normalization
self.norm1 = nn.LayerNorm(dim, elementwise_affine=False)
self.norm2 = nn.LayerNorm(dim, elementwise_affine=False)
# Linear Attention
self.attn = LinearAttention(dim, num_heads, qk_dim)
# Mix-FFN
self.ffn = MixFFN(dim, dim * mlp_ratio)
# AdaLN modulation
self.adaLN_modulation = nn.Sequential(
nn.SiLU(),
nn.Linear(dim, 6 * dim)
)
def forward(self, x, c, H, W):
"""
x: [B, N, C] - 패치 토큰
c: [B, C] - 조건 임베딩 (timestep + text)
"""
# AdaLN parameters
shift_attn, scale_attn, gate_attn, shift_ffn, scale_ffn, gate_ffn = \
self.adaLN_modulation(c).unsqueeze(1).chunk(6, dim=-1)
# Linear Attention with AdaLN
x_norm = self.norm1(x) * (1 + scale_attn) + shift_attn
x = x + gate_attn * self.attn(x_norm)
# Mix-FFN with AdaLN
x_norm = self.norm2(x) * (1 + scale_ffn) + shift_ffn
x = x + gate_ffn * self.ffn(x_norm, H, W)
return x5. 전체 SANA 아키텍처
5.1 모델 구성
class SANA(nn.Module):
"""
SANA: Linear Diffusion Transformer for High-Resolution Image Synthesis
"""
def __init__(
self,
image_size=1024,
patch_size=32, # DC-AE compression
latent_channels=32,
hidden_dim=1152,
depth=28,
num_heads=16,
mlp_ratio=4,
text_dim=4096 # T5-XXL
):
super().__init__()
self.image_size = image_size
self.patch_size = patch_size
self.num_patches = (image_size // patch_size) ** 2 # 1024개
# Patch embedding
self.patch_embed = nn.Linear(latent_channels * patch_size * patch_size, hidden_dim)
# Positional embedding
self.pos_embed = nn.Parameter(torch.zeros(1, self.num_patches, hidden_dim))
# Timestep embedding
self.time_embed = nn.Sequential(
SinusoidalPosEmb(hidden_dim),
nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim),
nn.SiLU(),
nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim)
)
# Text projection
self.text_proj = nn.Linear(text_dim, hidden_dim)
# SANA Blocks
self.blocks = nn.ModuleList([
SANABlock(hidden_dim, num_heads, mlp_ratio)
for _ in range(depth)
])
# Cross-Attention blocks (매 4번째 블록)
self.cross_attn_blocks = nn.ModuleList([
CrossAttention(hidden_dim, num_heads)
for _ in range(depth // 4)
])
# Final layer
self.final_norm = nn.LayerNorm(hidden_dim)
self.final_proj = nn.Linear(hidden_dim, latent_channels * patch_size * patch_size)
def forward(self, z, t, text_emb, text_mask=None):
"""
z: [B, C, H, W] - 잠재 표현
t: [B] - timestep
text_emb: [B, L, D] - 텍스트 임베딩
"""
B, C, H, W = z.shape
# Patchify
x = z.view(B, C, H // self.patch_size, self.patch_size,
W // self.patch_size, self.patch_size)
x = x.permute(0, 2, 4, 1, 3, 5).reshape(B, -1, C * self.patch_size ** 2)
x = self.patch_embed(x)
# Add positional embedding
x = x + self.pos_embed
# Timestep conditioning
t_emb = self.time_embed(t)
# Text pooling for AdaLN
text_pooled = text_emb.mean(dim=1)
c = t_emb + self.text_proj(text_pooled)
# Process through blocks
patch_H, patch_W = H // self.patch_size, W // self.patch_size
cross_attn_idx = 0
for i, block in enumerate(self.blocks):
x = block(x, c, patch_H, patch_W)
# Cross-attention every 4 blocks
if (i + 1) % 4 == 0 and cross_attn_idx < len(self.cross_attn_blocks):
x = self.cross_attn_blocks[cross_attn_idx](x, text_emb, text_mask)
cross_attn_idx += 1
# Final projection
x = self.final_norm(x)
x = self.final_proj(x)
# Unpatchify
x = x.view(B, patch_H, patch_W, C, self.patch_size, self.patch_size)
x = x.permute(0, 3, 1, 4, 2, 5).reshape(B, C, H, W)
return x5.2 Cross-Attention 구현
class CrossAttention(nn.Module):
"""
텍스트 조건을 위한 Cross-Attention
(Linear Attention이 아닌 표준 Attention 사용)
"""
def __init__(self, dim, num_heads):
super().__init__()
self.num_heads = num_heads
self.head_dim = dim // num_heads
self.scale = self.head_dim ** -0.5
self.norm = nn.LayerNorm(dim)
self.q_proj = nn.Linear(dim, dim)
self.kv_proj = nn.Linear(dim, dim * 2)
self.out_proj = nn.Linear(dim, dim)
def forward(self, x, text_emb, text_mask=None):
B, N, C = x.shape
_, L, _ = text_emb.shape
# Normalize
x_norm = self.norm(x)
# Q from image, K,V from text
q = self.q_proj(x_norm).view(B, N, self.num_heads, self.head_dim)
kv = self.kv_proj(text_emb).view(B, L, 2, self.num_heads, self.head_dim)
k, v = kv.unbind(dim=2)
# Attention
q, k, v = q.transpose(1, 2), k.transpose(1, 2), v.transpose(1, 2)
attn = (q @ k.transpose(-2, -1)) * self.scale
if text_mask is not None:
attn = attn.masked_fill(~text_mask.unsqueeze(1).unsqueeze(2), float('-inf'))
attn = attn.softmax(dim=-1)
out = (attn @ v).transpose(1, 2).reshape(B, N, C)
return x + self.out_proj(out)6. Triton 커널 최적화
6.1 왜 커스텀 커널이 필요한가?
PyTorch 기본 구현의 한계:
- Linear Attention은 표준 연산이 아님
- 중간 텐서 메모리 오버헤드
- GPU 활용률 비효율
6.2 Triton Linear Attention 커널
import triton
import triton.language as tl
@triton.jit
def linear_attention_kernel(
Q_ptr, K_ptr, V_ptr, O_ptr,
stride_qb, stride_qh, stride_qn, stride_qk,
stride_kb, stride_kh, stride_kn, stride_kk,
stride_vb, stride_vh, stride_vn, stride_vd,
stride_ob, stride_oh, stride_on, stride_od,
N, D_K, D_V,
BLOCK_N: tl.constexpr, BLOCK_K: tl.constexpr, BLOCK_V: tl.constexpr
):
"""
Triton 커널로 구현한 Linear Attention
메모리 효율적인 online computation
"""
# Block indices
batch_idx = tl.program_id(0)
head_idx = tl.program_id(1)
# Initialize accumulators for KV
kv_acc = tl.zeros([BLOCK_K, BLOCK_V], dtype=tl.float32)
k_sum = tl.zeros([BLOCK_K], dtype=tl.float32)
# First pass: compute K^T @ V
for n_start in range(0, N, BLOCK_N):
n_offs = n_start + tl.arange(0, BLOCK_N)
mask_n = n_offs < N
# Load K and V
k_ptrs = K_ptr + batch_idx * stride_kb + head_idx * stride_kh + \
n_offs[:, None] * stride_kn + tl.arange(0, BLOCK_K)[None, :] * stride_kk
v_ptrs = V_ptr + batch_idx * stride_vb + head_idx * stride_vh + \
n_offs[:, None] * stride_vn + tl.arange(0, BLOCK_V)[None, :] * stride_vd
k = tl.load(k_ptrs, mask=mask_n[:, None], other=0.0)
v = tl.load(v_ptrs, mask=mask_n[:, None], other=0.0)
# Apply feature map (ReLU)
k = tl.maximum(k, 0)
# Accumulate KV
kv_acc += tl.dot(k.T, v)
k_sum += tl.sum(k, axis=0)
# Second pass: Q @ (K^T @ V)
for n_start in range(0, N, BLOCK_N):
n_offs = n_start + tl.arange(0, BLOCK_N)
mask_n = n_offs < N
# Load Q
q_ptrs = Q_ptr + batch_idx * stride_qb + head_idx * stride_qh + \
n_offs[:, None] * stride_qn + tl.arange(0, BLOCK_K)[None, :] * stride_qk
q = tl.load(q_ptrs, mask=mask_n[:, None], other=0.0)
q = tl.maximum(q, 0) # Feature map
# Compute output
out = tl.dot(q, kv_acc)
# Normalize
normalizer = tl.dot(q, k_sum[:, None]) + 1e-6
out = out / normalizer
# Store
o_ptrs = O_ptr + batch_idx * stride_ob + head_idx * stride_oh + \
n_offs[:, None] * stride_on + tl.arange(0, BLOCK_V)[None, :] * stride_od
tl.store(o_ptrs, out, mask=mask_n[:, None])6.3 성능 비교
def benchmark_attention():
"""
Linear Attention 구현별 성능 비교
"""
B, N, H, D = 4, 4096, 16, 64 # 1024×1024 이미지
results = {}
# 1. Standard Attention (baseline)
standard_time = measure_time(standard_attention, B, N, H, D)
results["Standard Attention"] = standard_time
# 2. PyTorch Linear Attention
pytorch_linear_time = measure_time(pytorch_linear_attention, B, N, H, D)
results["PyTorch Linear"] = pytorch_linear_time
# 3. Triton Linear Attention
triton_linear_time = measure_time(triton_linear_attention, B, N, H, D)
results["Triton Linear"] = triton_linear_time
return results
# 결과 (A100 기준):
# Standard Attention: 15.2ms
# PyTorch Linear: 4.8ms (3.2x faster)
# Triton Linear: 2.1ms (7.2x faster)7. 학습 및 추론
7.1 학습 파이프라인
class SANATrainer:
def __init__(self, config):
self.model = SANA(**config.model)
self.dc_ae = DeepCompressionAutoEncoder()
self.text_encoder = T5EncoderModel.from_pretrained("google/flan-t5-xxl")
self.optimizer = torch.optim.AdamW(
self.model.parameters(),
lr=config.lr,
betas=(0.9, 0.999),
weight_decay=0.01
)
self.scheduler = DDPMScheduler(
num_train_timesteps=1000,
beta_schedule="scaled_linear"
)
def train_step(self, images, captions):
# 1. Encode images with DC-AE
with torch.no_grad():
latents = self.dc_ae.encode(images)
# 2. Encode text
with torch.no_grad():
text_emb = self.text_encoder(captions).last_hidden_state
# 3. Sample noise and timesteps
noise = torch.randn_like(latents)
timesteps = torch.randint(0, 1000, (images.shape[0],))
# 4. Add noise
noisy_latents = self.scheduler.add_noise(latents, noise, timesteps)
# 5. Predict noise
pred_noise = self.model(noisy_latents, timesteps, text_emb)
# 6. Compute loss
loss = F.mse_loss(pred_noise, noise)
# 7. Backprop
self.optimizer.zero_grad()
loss.backward()
torch.nn.utils.clip_grad_norm_(self.model.parameters(), 1.0)
self.optimizer.step()
return loss.item()7.2 빠른 추론
class SANAPipeline:
def __init__(self, model_path):
self.model = SANA.from_pretrained(model_path)
self.dc_ae = DeepCompressionAutoEncoder.from_pretrained(model_path)
self.text_encoder = T5EncoderModel.from_pretrained("google/flan-t5-xxl")
self.scheduler = DDIMScheduler(num_train_timesteps=1000)
# Compile for speed (PyTorch 2.0)
self.model = torch.compile(self.model, mode="max-autotune")
@torch.no_grad()
def generate(
self,
prompt: str,
negative_prompt: str = "",
num_inference_steps: int = 20, # DDIM은 적은 스텝 가능
guidance_scale: float = 7.5,
height: int = 1024,
width: int = 1024,
seed: int = None
):
if seed is not None:
torch.manual_seed(seed)
# Text encoding
text_emb = self.encode_text(prompt)
if guidance_scale > 1.0:
uncond_emb = self.encode_text(negative_prompt)
text_emb = torch.cat([uncond_emb, text_emb])
# Initial noise (32× 압축된 크기)
latent_h, latent_w = height // 32, width // 32
latents = torch.randn(1, 32, latent_h, latent_w, device="cuda")
# DDIM denoising
self.scheduler.set_timesteps(num_inference_steps)
for t in self.scheduler.timesteps:
latent_input = torch.cat([latents] * 2) if guidance_scale > 1.0 else latents
# Predict noise
noise_pred = self.model(latent_input, t, text_emb)
# CFG
if guidance_scale > 1.0:
uncond_pred, cond_pred = noise_pred.chunk(2)
noise_pred = uncond_pred + guidance_scale * (cond_pred - uncond_pred)
# DDIM step
latents = self.scheduler.step(noise_pred, t, latents).prev_sample
# Decode with DC-AE
images = self.dc_ae.decode(latents)
images = (images / 2 + 0.5).clamp(0, 1)
return images
def encode_text(self, text):
tokens = self.tokenizer(text, return_tensors="pt", padding=True, truncation=True)
return self.text_encoder(**tokens.to("cuda")).last_hidden_state8. 실험 결과
8.1 속도 비교
| 모델 | 해상도 | 스텝 | 생성 시간 | 속도 향상 |
|---|---|---|---|---|
| DiT-XL/2 | 512² | 50 | 4.2초 | 1× |
| PixArt-α | 1024² | 50 | 5.1초 | - |
| SANA-0.6B | 1024² | 20 | **0.6초** | **8.5×** |
| SANA-1.6B | 1024² | 20 | **0.9초** | **5.7×** |
8.2 품질 비교
FID Score (COCO 2014):
| 모델 | FID↓ | CLIP Score↑ | 파라미터 |
|---|---|---|---|
| SDXL | 8.92 | 0.31 | 2.6B |
| PixArt-α | 7.32 | 0.32 | 600M |
| SANA-0.6B | 7.85 | 0.31 | 600M |
| SANA-1.6B | **6.91** | **0.33** | 1.6B |
8.3 효율성 분석
=== 메모리 사용량 (1024×1024 생성) ===
DiT-XL/2 (외삽): ~35GB (불가능)
PixArt-α: 12GB
SANA-0.6B: 6GB
SANA-1.6B: 10GB
=== 연산량 (TFLOPs) ===
DiT-XL/2 (512²): 118 TFLOPs
SANA-0.6B (1024²): 48 TFLOPs (2.5× 적음!)
SANA-1.6B (1024²): 95 TFLOPs (1.2× 적음)
9. 한계 및 향후 연구
9.1 현재 한계
SANA의 한계:
1. 32× 압축의 트레이드오프
- 세밀한 디테일 손실 가능
- 얼굴, 손 등 복잡한 영역에서 품질 저하
2. Linear Attention의 표현력
- 복잡한 공간 관계 모델링 약함
- Mix-FFN으로 부분 보완하지만 완전하지 않음
3. 학습 데이터 의존성
- 여전히 대규모 고품질 데이터 필요
9.2 향후 연구 방향
future_directions = {
"adaptive_compression": {
"idea": "영역별 다른 압축률 적용",
"benefit": "중요 영역은 높은 해상도 유지"
},
"hybrid_attention": {
"idea": "Linear + Standard Attention 동적 전환",
"benefit": "효율성과 표현력의 균형"
},
"video_extension": {
"idea": "시간 축 Linear Attention",
"benefit": "초고속 비디오 생성"
},
"distillation": {
"idea": "더 작은 모델로 지식 증류",
"benefit": "모바일/엣지 디바이스 배포"
}
}10. 결론
10.1 SANA의 핵심 기여
| 기여 | 설명 |
|---|---|
| **Linear Attention** | O(n²) → O(n)으로 확장성 혁신 |
| **DC-AE** | 32× 압축으로 토큰 수 64배 감소 |
| **Mix-FFN** | 지역적 정보 보존 |
| **Triton 커널** | 하드웨어 수준 최적화 |
10.2 실용적 의미
SANA가 가능하게 한 것:
1. 실시간 이미지 생성
- 1024² 이미지를 1초 미만에 생성
- 인터랙티브 애플리케이션 가능
2. 리소스 민주화
- 6GB GPU로 고해상도 생성
- 개인 PC에서도 실행 가능
3. 비용 절감
- 클라우드 비용 90% 이상 절감
- API 서비스 비용 최소화
4. 새로운 애플리케이션
- 실시간 이미지 편집
- 게임 내 동적 텍스처 생성
- AR/VR 콘텐츠
참고문헌
- Xie, E., et al. (2024). SANA: Efficient High-Resolution Image Synthesis with Linear Diffusion Transformer. arXiv:2410.10629
- Katharopoulos, A., et al. (2020). Transformers are RNNs: Fast Autoregressive Transformers with Linear Attention. ICML 2020
- Peebles, W., & Xie, S. (2023). Scalable Diffusion Models with Transformers. ICCV 2023
- Chen, J., et al. (2023). PixArt-α: Fast Training of Diffusion Transformer for Photorealistic Text-to-Image Synthesis. arXiv:2310.00426
- Tillet, P., et al. (2019). Triton: An Intermediate Language and Compiler for Tiled Neural Network Computations. MLSys 2019
Tags: #SANA #Linear-Attention #DiT #Efficient-Diffusion #DC-AE #High-Resolution #Image-Generation #Triton #Mix-FFN
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