TabFM: A Zero-Shot Foundation Model for Tabular Data
Weihao Kong, Erez Louidor Ilan, Shuxin Nie, Taman Narayan, Rajat Sen, Yichen Zhou, Deqing Fu, Samet Oymak, Abhimanyu Das
cs.LG
2026-09-30
Google的400M TabFM把表格监督做成一次前向预测,纯合成因果表预训练,零样本在TabArena全部51个数据集上压过调参AutoML和TabPFN-3。
表格监督至今按数据集从头做:GBDT 扫分裂,AutoML 在预算里堆模型。轴对齐分裂能吃混合类型、缺失和乱量纲,XGBoost、LightGBM、CatBoost 长期压过按任务训练的深度网络。没有摊销:新表意味着预处理、分裂搜索、超参全部重来。
PFN(Prior-Data Fitted Networks,用合成先验训练、一次前向近似贝叶斯预测的网络)把表格监督改成 in-context learning:带标签训练行当上下文,未标注 query 一次前向出预测。TabPFN 在小表上能用,但 cell 级注意力 O(T²H²) 把上下文卡在约 1000 行。行要置换等变,列又混着连续量和无序类别,表格 Transformer 一直没把学习摊进一次前向。
TabFM 是 Google Research 的 400M Transformer,权重以 tabfm-1.1.0 开源。四段:Fourier 细胞嵌入、列-行交替注意力、CLS 池化、24 层 in-context 预测器。
细胞层做 dyadic 分组,第 j 列和偏移 0、1、3 的邻居绑成 3 元组。每槽用 32 个可学习 Fourier 频率把标量打成 64 维 sin/cos,数值和类别分两套频率库。连续量要保住度量尺度,类别只要彼此可分。
列方向用 ISAB(256 个 inducing points,先把一列的行压成 256 个摘要再读回),把行注意力从 O(T²) 降到 O(Tm),用来估计每列边际。行方向用带特征轴 RoPE 的 SAB,行仍可交换,列数不被权重写死。编码器两段不共享,各 3 个列 ISAB + 3 个行 SAB。第一段之后插入 8 个 CLS token,拼成 1024 维行向量。
24 层、宽 1024 的预测器占 402.7M 参数。上下文掩码让测试行只能看带标签训练行,测试行之间条件独立。损失只算 query。预训练到 16384 行、100 列。
数据全部来自结构因果模型:随机 DAG、非线性变换、缺失、噪声和类别不平衡一起采样。四阶段课程把行数从 2048 加倍到 16384,每步 token 钉在约 419 万。每张合成表同时带分类和回归目标。
冻结核上两档扩展。TabFM+ 跑 32 个视图:一半原始列(可到 500 列),一半追加最多 √H 个交叉积和 √H 个截断 SVD,再加列置换和 Platt 校准(用逻辑斯蒂把分数映射成概率),非负最小二乘融合时向均匀权重收缩 25%。TabFM-Auto 让 Gemini-3.8-Flash 写 Python 特征管道,从恒等程序起步,第一折内 3 折交叉验证,最多 96 次评估或 6 小时,沙箱看不到测试集。
TabArena 含 51 个数据集(38 分类、13 回归),重复 10 折,67 种配置进同一套 Bradley-Terry Elo,Random Forest 默认锚在 1000。
| 方法 | 分类 Elo | 回归 Elo | 分类 g-mean | 回归 g-mean |
| TabFM-Auto | 1940.7 | 2392.4 | 0.0921 | 15.96 |
| TabFM+ | 1838.0 | 2189.2 | 0.0948 | 16.17 |
| TabFM 零样本 | 1768.6 | 2055.2 | 0.0957 | 16.40 |
| EXAONE-Tabular | 1768.0 | 1973.1 | 0.1009 | 16.58 |
| AutoGluon 1.5 extreme | 1669.7 | 1851.2 | 0.1010 | 16.78 |
| TabPFN-3 | 1641.9 | 1866.6 | 0.1050 | 16.51 |
51 集总榜:TabFM-Auto 1984、TabFM+ 1861、零样本 TabFM 1785.4,默认基础模型第一。零样本对 EXAONE 赢 65.7% 的 dataset-fold,对 AutoGluon 1.5 extreme 赢 72.1%,对 TabPFN-3 赢 75.9%,对 TabICLv2 赢 79.8%。
回归边更宽:零样本 2055.2,比 EXAONE 高约 82 Elo,比 TabPFN-3 高约 189。分类上 TabFM 和 EXAONE 只差 0.6 Elo,优势写在 regret:oracle improvability 从 EXAONE 的 9.47%、AutoGluon 的 10.00% 降到 6.10%。
TabFM+ 再加 69.4 / 134.0 Elo(分类 / 回归)。TabFM-Auto 再加 172.1 / 337.2,51 集里 41 集变好,10 集误差相对降超 10%;回归 13 集全涨,improvability 为 0.00%。程序改了表结构时中位误差降幅 2.14%,没改表只有 0.27%。10 个分类集没涨,测试误差最多坏 1.8%。
不超过约 1.6 万行、列数不太夸张的表,一次前向可以替换 4 小时 AutoML,权重已开源。回归上更值得用。
分类前四名挤在约 130 Elo 里,零样本和 EXAONE 只差 0.6,「表格基础模型已经稳赢树」这篇撑不住。这是 PFN 路线的工程放大:更深 in-context 栈、线性列注意力、合成因果先验,上下文从约 1000 行推到 16384 行。
预训练只见过最多 16384 行、100 列的数值和类别合成表。更大的表要靠长度外推或子采样;自由文本没有语义 tokenization;多表关系数据要先人工 join 拍扁。百万行、千列、真实表格语料、文本和时间编码器、关系 schema,论文自己列为下一步。
合成先验有没有盖住真实表的长尾,这篇没有用真实语料做对照预训练来回答。回归只有 13 个数据集,Elo 拉开很大,小样本会放大差异。TabFM-Auto 每集最多 6 小时、96 次评估,和 4 小时 AutoGluon 比的不是同一预算;翼型上的 Strouhal、Reynolds 数和 Diabetes130US 的 ICD-9 章节来自 Gemini 的领域知识,增益有多少算 TabFM、多少算 LLM 世界知识,没有拆开。
分类零样本只比 EXAONE 高 0.6 Elo,把总榜第一读成分类赛道稳赢,不合适。