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🤗 PEFT: Parameter-Efficient Fine-Tuning of Billion-Scale Models on Low-Resource Hardware

发表于 2023年2月10日
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🤗 PEFT：在低资源硬件上对十亿规模模型进行参数高效微调

动机

基于 Transformers 架构的大型语言模型 (LLM)，如 GPT、T5 和 BERT，已经在各种自然语言处理 (NLP) 任务中取得了最先进的结果。此外，还开始涉足其他领域，例如计算机视觉 (CV) (VIT、Stable Diffusion、LayoutLM) 和音频 (Whisper、XLS-R)。传统的范式是对通用网络规模数据进行大规模预训练，然后对下游任务进行微调。与使用开箱即用的预训练 LLM (例如，零样本推理) 相比，在下游数据集上微调这些预训练 LLM 会带来巨大的性能提升。

然而，随着模型变得越来越大，在消费级硬件上对模型进行全部参数的微调变得不可行。此外，为每个下游任务独立存储和部署微调模型变得非常昂贵，因为微调模型与原始预训练模型的大小相同。参数高效微调(PEFT) 方法旨在解决这两个问题！

PEFT 方法仅微调少量 (额外) 模型参数，同时冻结预训练 LLM 的大部分参数，从而大大降低了计算和存储成本。这也克服了灾难性遗忘的问题，这是在 LLM 的全参数微调期间观察到的一种现象。PEFT 方法也显示出在低数据状态下比微调更好，可以更好地泛化到域外场景。它可以应用于各种模态，例如图像分类以及 Stable diffusion dreambooth。

PEFT 方法还有助于提高轻便性，其中用户可以使用 PEFT 方法调整模型，以获得与完全微调的大型检查点相比，大小仅几 MB 的微小检查点。例如， bigscience/mt0-xxl 占用 40GB 的存储空间，全参数微调将导致每个下游数据集有对应 40GB 检查点。而使用 PEFT 方法，每个下游数据集只占用几 MB 的存储空间，同时实现与全参数微调相当的性能。来自 PEFT 方法的少量训练权重被添加到预训练 LLM 顶层。因此，同一个 LLM 可以通过添加小的权重来用于多个任务，而无需替换整个模型。

简而言之，PEFT 方法使您能够获得与全参数微调相当的性能，同时只有少量可训练参数。

今天，我们很高兴地介绍 🤗 PEFT 库。它提供了最新的参数高效微调技术，与 🤗 Transformers 和 🤗 Accelerate 无缝集成。这使得能够使用来自 Transformers 的最流行和高性能的模型，以及 Accelerate 的简单性和可扩展性。以下是目前支持的 PEFT 方法，即将推出更多:

  1. LoRA: LORA: LOW-RANK ADAPTATION OF LARGE LANGUAGE MODELS
  2. Prefix Tuning: P-Tuning v2: Prompt Tuning Can Be Comparable to Fine-tuning Universally Across Scales and Tasks
  3. Prompt Tuning: The Power of Scale for Parameter-Efficient Prompt Tuning
  4. P-Tuning: GPT Understands, Too

用例

我们在 GitHub PEFT 库中探索了许多有趣的用例。以下罗列的是其中最有趣的:

  1. 使用 🤗 PEFT LoRA 在具有 11GB RAM 的消费级硬件上调整 bigscience/T0_3B 模型 (30 亿个参数)，例如 Nvidia GeForce RTX 2080 Ti、Nvidia GeForce RTX 3080 等，并且使用 🤗 Accelerate 的 DeepSpeed 集成: peft_lora_seq2seq_accelerate_ds_zero3_offload.py。这意味着您可以在 Google Colab 中调整如此大的 LLM。

  2. 通过使用 🤗 PEFT LoRA 和 bitsandbytes 在 Google Colab 中启用 OPT-6.7b 模型 (67 亿个参数) 的 INT8 调整，将前面的示例提升一个档次: Open In Colab。

  3. 在具有 11GB RAM 的消费级硬件上使用 🤗 PEFT 进行稳定的 Diffusion Dreambooth 训练，例如 Nvidia GeForce RTX 2080 Ti、Nvidia GeForce RTX 3080 等。试用 Space 演示，它应该可以在 T4 实例 (16GB GPU) 上无缝运行: smangrul/peft-lora-sd-dreambooth。

peft lora dreambooth gradio space
PEFT LoRA Dreambooth Gradio Space

使用 🤗 PEFT 训练您的模型

让我们考虑使用 LoRA 微调 bigscience/mt0-large 的情况。

  1. 引进必要的库
  from transformers import AutoModelForSeq2SeqLM
+ from peft import get_peft_model, LoraConfig, TaskType
  model_name_or_path = "bigscience/mt0-large"
  tokenizer_name_or_path = "bigscience/mt0-large"
  1. 创建 PEFT 方法对应的配置
peft_config = LoraConfig(
    task_type=TaskType.SEQ_2_SEQ_LM, inference_mode=False, r=8, lora_alpha=32, lora_dropout=0.1
)
  1. 通过调用 get_peft_model 包装基础 🤗 Transformer 模型
  model = AutoModelForSeq2SeqLM.from_pretrained(model_name_or_path)
+ model = get_peft_model(model, peft_config)
+ model.print_trainable_parameters()
# output: trainable params: 2359296 || all params: 1231940608 || trainable%: 0.19151053100118282

就是这样！训练循环的其余部分保持不变。有关端到端示例，请参阅示例 peft_lora_seq2seq.ipynb。

  1. 当您准备好保存模型以供推理时，只需执行以下操作。
model.save_pretrained("output_dir") 
# model.push_to_hub("my_awesome_peft_model") also works

这只会保存经过训练的增量 PEFT 权重。例如，您可以在此处的 twitter_complaints raft 数据集上找到使用 LoRA 调整的 bigscience/T0_3B: smangrul/twitter_complaints_bigscience_T0_3B_LORA_SEQ_2_SEQ_LM。请注意，它只包含 2 个文件: adapter_config.json 和 adapter_model.bin，后者只有 19MB。

  1. 要加载它进行推理，请遵循以下代码片段:
  from transformers import AutoModelForSeq2SeqLM
+ from peft import PeftModel, PeftConfig

  peft_model_id = "smangrul/twitter_complaints_bigscience_T0_3B_LORA_SEQ_2_SEQ_LM"
  config = PeftConfig.from_pretrained(peft_model_id)
  model = AutoModelForSeq2SeqLM.from_pretrained(config.base_model_name_or_path)
+ model = PeftModel.from_pretrained(model, peft_model_id)
  tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(config.base_model_name_or_path)

  model = model.to(device)
  model.eval()
  inputs = tokenizer("Tweet text : @HondaCustSvc Your customer service has been horrible during the recall process. I will never purchase a Honda again. Label :", return_tensors="pt")

  with torch.no_grad():
      outputs = model.generate(input_ids=inputs["input_ids"].to("cuda"), max_new_tokens=10)
      print(tokenizer.batch_decode(outputs.detach().cpu().numpy(), skip_special_tokens=True)[0])
# 'complaint'

下一步

我们发布了 PEFT 方法，作为在下游任务和域上调整大型 LLM 的有效方式，节省了大量计算和存储，同时实现与全参数微调相当的性能。在接下来的几个月中，我们将探索更多 PEFT 方法，例如 (IA)3 和瓶颈适配器。此外，我们将关注新的用例，例如 Google Colab 中whisper-large 模型的 INT8 训练以及使用 PEFT 方法调整 RLHF 组件 (例如策略和排序器)。

与此同时，我们很高兴看到行业从业者如何将 PEFT 应用于他们的用例 - 如果您有任何问题或反馈，请在我们的 GitHub 仓库 上提出问题 🤗。

祝你有一趟快乐的参数高效微调之旅！

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