llm-jp-4.1 8B thinking for onwx — 日本語に強い 8B を AMD Ryzen AI の NPU で

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国立情報学研究所 大規模言語モデル研究開発センターの llm-jp-4.1-8b-thinking を、onwx 用に変換したものです。onwx は LLM を AMD Ryzen AI の NPU（XDNA2）だけで 動かすアプリで、このリポジトリにはモデルと、このモデル専用の NPU プログラムが入っています（アプリは別にインストールします）。

重みは int4（128 個ごとのスケールと最小値つき）で NPU に載せ、行列計算・アテンション・LM ヘッドまで 1 トークンの計算をすべて NPU の 32 個の AI エンジンで行います。NPU 向けのプログラムはビルド済みなので、PC の上でコンパイルを待つことはありません。

（onwx 0.4.0、Ryzen AI Max+ 395（Windows）で NPU の電力モードを performance にして測定。Ryzen AI 300 シリーズ（HX 370 など）も NPU は同じ 32 個の AI エンジンで、同じ方式で動きます。標準の電力モードでは NPU のクロックが下がって 2 割ほど遅くなります。電力モードは管理者の PowerShell で C:\Windows\System32\AMD\xrt-smi.exe configure --pmode performance。Windows の Copilot+ の AI 機能が NPU を使っていると遅くなることがあります）

使い方

1. onwx（アプリ、0.2.2 以降）を入れます。 Windows はスタートメニューで「PowerShell」を開き、次の 1 行を貼って Enter（Ubuntu は onwx の README の curl ... | bash）。

   irm https://huggingface.co/ryugyosoft/onwx/resolve/main/install.ps1 | iex
   

2. タスクトレイの赤い onwx アイコンから開く onwx ウィンドウ の「モデル」タブで llm-jp-4.1 8B thinking を選び、「ダウンロード」を押します（5.8 GB）。

3. 「サーバー」タブで「ロード」を押します。

4. 「チャット」ですぐ試せます。他のアプリからは OpenAI 互換 API として使えます（base URL は http://127.0.0.1:8100/v1）。

from openai import OpenAI
c = OpenAI(base_url="http://127.0.0.1:8100/v1", api_key="none")
r = c.chat.completions.create(model="llm-jp-4.1-8b-onwx", messages=[{"role": "user", "content": "こんにちは"}])
print(r.choices[0].message.content)

動く PC

• XDNA2 NPU の AMD Ryzen AI：Ryzen AI 300 シリーズ（Strix Point、例：Ryzen AI 9 HX 370）、Ryzen AI Max シリーズ（Strix Halo）
• Windows 11 と AMD の NPU ドライバー（32.0.203 以降で確認）。Ubuntu は試験的（amdxdna ドライバーと XRT が必要）
• メモリ 16 GB 以上

しくみ

• モデル：Llama 型の 8B（32 層すべてアテンション、クエリ 32 ヘッド・キー／バリュー 8 ヘッド、ヘッド幅 128）。いつも考えてから答えるモデルで、考えた部分（analysis チャンネル）と答え（final チャンネル）は onwx が分けて扱います。
• 重み：線形層を int4（128 個ごとに bf16 のスケールと最小値）にしています。量子化の前に、入力側を 1024 個ずつアダマール行列とランダムな符号で回転した重み（W·D·H/32）にしてあり、NPU 上でも入力を同じように回転します。回転すると外れ値が散らばり、重みの int4 も、プロンプト処理の int8 の活性化も誤差が小さくなります。さらに GPTQ（較正データで int4 の丸めの誤差を後の列に振り分ける方法）で量子化しているので、形式は同じまま誤差が小さくなっています（NPU の出力と元の bf16 の分布の KL：単純な丸め 0.26 → GPTQ 0.012）。
• 生成（1 トークンずつ）：16 個の AI エンジンが重みを読みながら行列×ベクトルを計算し（int4 を bf16 に直して積和）、4 個がアテンションを受け持ちます。
• プロンプトの読み込み：32 トークン以上は 1,024 / 2,048 トークンずつまとめ、NPU の 32 個の AI エンジン全部で 1 層ずつ処理します。行列計算は行列ユニットのブロック浮動小数点（bfp16）で、int4 の重みはその層を計算する直前に NPU 上で bfp16 に展開します（展開した重みは持ち続けないので、使用メモリの増加は約 0.5 GB）。アテンションは int8 のキャッシュを読むフラッシュアテンションで、途中の値は層の間も NPU のメモリに置いたままです。32 トークンに満たない端数は 1 トークンずつ読みます。1 トークンずつ読んだ場合との差は、出力の分布の KL で 0.002 程度です。
• キャッシュ：アテンションのキーと値は、ヘッドごとにアダマール行列で回転してから int8 で持ちます（0.3.0 の bf16 の半分のメモリ。出力の分布への影響は KL 0.0003 程度）。
• 文脈：最大 65536 トークン（モデルの上限）。キー・値のヘッドが多いので、長い文脈ほどメモリを使います（64k トークンで約 9 GB）。

ファイル

ライセンス

元のモデルと同じ Apache-2.0 です。モデルの重みは llm-jp/llm-jp-4.1-8b-thinking に由来します。