Automated Federated Pipeline for Parameter-Efficient Fine-Tuning of Large Language Models

本文是LLM系列文章,针对《Automated Federated Pipeline for Parameter-Efficient Fine-Tuning of Large Language Models》的翻译。

摘要

近年来,高级智能生成内容(AIGC),特别是大型语言模型(LLMs)的发展激增。然而,对于许多下游任务,有必要使用私有数据对LLM进行微调。虽然联邦学习为LLM微调提供了一种有前景的隐私保护解决方案,但LLM的庞大规模,再加上高计算和通信需求,使得它很难应用于下游任务。更重要的是,在现实世界中,私有边缘服务器通常拥有不同的计算和网络资源,这给LLM微调带来了额外的复杂性。为了解决这些问题,我们设计并实现了一个名为FedPipe的自动化联邦管道,以最小的训练成本微调LLM,但不会增加任何推理延迟。FedPipe首先根据其对LLM培训的贡献确定需要微调的权重。然后,它为每个选定的权重配置一个低级适配器,以在边缘服务器上训练本地低级适配器,并聚合所有边缘服务器的本地适配器,以微调整个LLM。最后,根据边缘服务器的要求,对LLM的参数进行适当的量化,以减少内存空间。大量实验表明,FedPipe加快了模型训练,并实现了比最先进的基准更高的精度。

1 引言

2 背景和动机

3 自动化联邦流水线设计

4 实现和实验设置

5 评估

6 相关工作

7 结论

在本文中,我们提出并实现了FedPipe,一种自动化的联邦流水线,以促进具有异构计算资源的边缘服务器中的LLM FL微调。我们将问题建模为MILP来指导我们的设

### 联邦学习中的大型语言模型微调方法与最佳实践 #### 微调方法概述 在联邦学习环境中,对于大型预训练语言模型(LLM)的高效微调至关重要。研究指出,在分布式环境下保持模型性能的同时减少通信开销是一个重要挑战[^1]。 #### 数据分布差异处理 由于不同客户端的数据分布可能存在显著差异,采用个性化策略来调整本地更新可以有效缓解这一问题。具体而言,引入自适应权重分配机制能够使服务器端聚合过程更加灵活,从而提升整体泛化能力。 #### 隐私保护措施 为了确保用户数据隐私不被泄露,应用差分隐私技术成为一种常见做法。通过向梯度中加入噪声扰动,可以在一定程度上防止敏感信息暴露给其他参与者或中心节点。 #### 性能优化建议 考虑到成本和效率之间的权衡,在实际部署过程中应当谨慎评估快照保存频率及其影响。虽然定期创建模型状态备份有助于恢复失败任务并保障服务连续性,但这也会带来额外存储消耗以及潜在延迟增加的风险[^2]。 ```python import torch from transformers import BertForSequenceClassification, Trainer, TrainingArguments def federated_fine_tune(model_name='bert-base-uncased', num_epochs=3): model = BertForSequenceClassification.from_pretrained(model_name) training_args = TrainingArguments( output_dir='./results', per_device_train_batch_size=8, evaluation_strategy="epoch", logging_dir='./logs', save_total_limit=2 # Limit number of checkpoints to prevent excessive storage usage ) trainer = Trainer( model=model, args=training_args, train_dataset=None, # Placeholder for actual dataset loading logic eval_dataset=None # Placeholder for actual dataset loading logic ) for epoch in range(num_epochs): clients_updates = [] # Simulate client-side updates with differential privacy applied for client_data in get_client_datasets(): local_model = copy.deepcopy(model) optimizer = AdamW(local_model.parameters(), lr=5e-5) noise_scale = calculate_noise_scale() # Function implementing DP mechanism apply_differential_privacy(optimizer, noise_scale) updated_params = perform_local_training(client_data, local_model, optimizer) clients_updates.append(updated_params) aggregate_global_model(clients_updates) # Server aggregates all received parameters if (epoch + 1) % checkpoint_interval == 0: create_checkpoint(model.state_dict()) # Save periodic snapshots based on predefined interval return model ```
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