PEFT: 在低资源硬件上对十亿规模模型进行参数高效微调

作者：HuggingFace发布时间：2023-03-02

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。

灾难性遗忘论文地址:
https://arxiv.org/abs/1312.6211图像分类案例:
https://github.com/huggingface/peft/tree/main/examples/image_classificationStable Diffusion Dreambooth 案例:
https://github.com/huggingface/peft/tree/main/examples/lora_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:

LoRA: LORA: LOW-RANK ADAPTATION OF LARGE LANGUAGE MODELS
https://arxiv.org/pdf/2106.09685.pdfPrefix Tuning: P-Tuning v2: Prompt Tuning Can Be Comparable to Fine-tuning Universally Across Scales and Tasks
https://arxiv.org/pdf/2110.07602.pdf
Prompt Tuning: The Power of Scale for Parameter-Efficient Prompt Tuning
https://arxiv.org/pdf/2104.08691.pdfP-Tuning: GPT Understands, Too
https://arxiv.org/pdf/2103.10385.pdf

PEFT 库地址:
https://github.com/huggingface/peft

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:

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。
https://github.com/huggingface/peft/blob/main/examples/conditional_generation/
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: Colab 地址
https://github.com/TimDettmers/bitsandbytes
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。
https://hf.co/spaces/smangrul/peft-lora-sd-dreambooth

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

2. 创建PEFT方法对应的配置

3. 通过调用 get_peft_model 包装基础 🤗 Transformer 模型

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。

https://github.com/huggingface/peft/blob/main/examples/conditional_generation/

4. 当您准备好保存模型以供推理时，只需执行以下操作。

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。

模型地址:
https://hf.co/smangrul/twitter_complaints_bigscience_T0_3B_LORA_SEQ_2_SEQ_LM

5. 要加载它进行推理，请遵循以下代码片段:

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)。

Whisper Large 模型链接:
https://huggingface.co/openai/whisper-large

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 🤗。

PEFT GitHub 仓库地址:
https://github.com/huggingface/peft

祝你有一趟快乐的参数高效微调之旅！