大模型学习笔记 - LLM 参数高效微调技术

LLM 参数高效微调技术

参数高效微调是指冻结LLM的大部分模型参数,微调少量的或者额外新增的模型参数。目前高效微调技术主要由:Prefix Tuning、P-Tuning V1/V2、LoRA、QLoRA.

微调技术的发展:

adapter tuning -> prefix tuning ->P-Tuning v1/v2 -> LoRA -> QLoRA.

Adapter Tuning (2019 google,在Transformer 结构中嵌入adapter,tuning on BERT)

  • Parameter-Efficient Transfer Learning for NLP
  • 谷歌的研究人员于2019年在论文《Parameter-Efficient Transfer Learning for NLP》提出针对 BERT 的 PEFT 微调方式,拉开了 PEFT 研究的序幕。他们指出:在面对特定的下游任务时,如果进行 Full-fintuning(即预训练模型中的所有参数都进行微调),太过低效, 而如果采用固定预训练模型的某些层,只微调接近下游任务的那几层参数,又难以达到较好的效果. 于是设计了如下结构:

在这里插入图片描述

  • 如上图左侧所示,将其嵌入 Transformer 的结构里面,在训练时,固定住原来预训练模型的参数不变,只对新增的 Adapter 结构进行微调
  • 如上图右侧所示,同时为了保证训练的高效性(也就是尽可能少的引入更多参数),他们将 Adapt
<think>好的,用户让我介绍一下Colab和Unsloth,以及如何用它们来微调大模型。首先,我需要确认自己对这两个工具的理解是否正确,然后整理出一个清晰的解释结构。 首先,Colab是Google的协作工具,基于Jupyter Notebook,免费提供GPU和TPU资源。这对于资源有限的开发者来说非常有用,特别是学生和小团队。用户可能想知道Colab的优势,比如免费层和付费层的区别,环境配置的简便性,以及如何用它来运行机器学习任务。 然后是Unsloth,这个库我之前了解过,它专注于提高微调大模型的效率,减少内存占用并加速训练。用户可能关心的是为什么选择Unsloth而不是其他优化库,比如它具体做了哪些优化,比如量化、梯度检查点、自定义内核等。此外,兼容性也是一个重点,比如是否支持Hugging Face的Transformers库,以及支持的模型类型,如Llama、Mistral等。 接下来是如何结合使用这两个工具。用户可能需要步骤指导,比如在Colab中安装Unsloth,加载模型,准备数据集,配置训练参数,然后进行训练和保存。这里需要注意代码示例的正确性,以及可能的常见问题,比如内存不足时的处理方法,或者如何调整批次大小。 用户可能的深层需求是希望以最小的成本和最高的效率微调大模型,尤其是资源有限的情况下。因此,我需要强调Colab的免费资源和Unsloth的优化如何共同降低门槛。同时,要提醒注意事项,比如免费Colab的资源限制,可能需要升级到Pro版本来获得更好的GPU,或者处理长时间运行的超时问题。 还要考虑用户可能对代码示例的需求,所以需要提供简洁但完整的代码片段,展示整个流程。同时,注意使用中文,避免专业术语过多,必要时解释术语,确保用户容易理解。 最后,总结两者的优势,帮助用户明确使用场景和好处,比如快速实验、低成本入门和高效训练。可能还需要提到社区支持和更新情况,增强用户信心。</think>好的!以下是关于 **Colab** 和 **Unsloth** 的详细介绍,以及如何用它们微调大模型的说明: --- ### 1. **Google Colab**(协作实验室) #### 是什么? - **Colab** 是 Google 提供的免费云端 Jupyter Notebook 环境,支持 **GPU 和 TPU 加速**,专为机器学习和数据分析设计。 - 优势:无需本地硬件,直接通过浏览器运行代码,适合快速实验和中小规模模型训练。 #### 核心特点: - **免费资源**:免费层提供 NVIDIA T4/K80 GPU 和 12GB 内存(Pro 版有更强GPU)。 - **预装环境**:内置 PyTorch、TensorFlow 等主流框架,开箱即用。 - **协作便捷**:支持多人实时编辑,轻松分享 Notebook。 #### 适用场景: - 微调中小规模模型(如 7B/13B 参数的 Llama、Mistral 等)。 - 快速验证算法或进行原型开发。 --- ### 2. **Unsloth** #### 是什么? - **Unsloth** 是一个专注于 **高效微调大语言模型(LLM)** 的开源库,通过优化内存和计算效率,让普通设备也能微调大模型- 目标:降低训练成本,提升速度,同时保持模型性能。 #### 核心优化技术- **内存压缩**:使用 4-bit 量化、梯度检查点等技术,减少显存占用。 - **计算加速**:定制 CUDA 内核,优化矩阵运算,提升训练速度。 - **兼容性**:无缝支持 Hugging Face Transformers 库,兼容 Llama、Mistral、Phi 等主流架构。 #### 优势对比: | 指标 | 传统微调 | Unsloth 微调 | |-------------|-------------|-------------| | 显存占用 | 高(需高端GPU) | 降低 50%-70% | | 训练速度 | 常规 | 加速 2-5 倍 | | 硬件门槛 | 需要 A100/H100 | 可用 T4/3090 | --- ### 3. **Colab + Unsloth 微调大模型实战** #### 步骤概览: 1. **启动 Colab** 打开 [colab.research.google.com](https://colab.research.google.com/),新建 Notebook,选择 **GPU 运行时**(菜单栏 → 修改 → 笔记本设置)。 2. **安装 Unsloth** ```python !pip install "unsloth[colab] @ git+https://github.com/unslothai/unsloth.git" ``` 3. **加载模型** ```python from unsloth import FastLanguageModel model, tokenizer = FastLanguageModel.from_pretrained( model_name = "unsloth/llama-2-7b-bnb-4bit", max_seq_length = 2048, dtype = None, # 自动选择 float16 或 bfloat16 load_in_4bit = True, # 4-bit 量化节省显存 ) ``` 4. **准备数据集** 使用 Hugging Face Datasets 或自定义数据: ```python dataset = [ {"instruction": "写一首关于秋天的诗", "output": "金风送爽叶纷飞..."}, # 更多样本... ] ``` 5. **配置训练参数** ```python from trl import SFTTrainer trainer = SFTTrainer( model = model, train_dataset = dataset, dataset_text_field = "text", max_seq_length = 2048, args = TrainingArguments( per_device_train_batch_size = 2, gradient_accumulation_steps = 4, num_train_epochs = 3, logging_steps = 10, output_dir = "outputs", optim = "adamw_8bit", # 8-bit 优化器 learning_rate = 2e-5, ), ) ``` 6. **开始训练** ```python trainer.train() ``` 7. **保存与部署** ```python model.save_pretrained("my_finetuned_model") tokenizer.save_pretrained("my_finetuned_model") ``` --- ### 4. **注意事项** - **Colab 限制**:免费版 GPU 有超时风险(最长 12 小时),复杂任务建议使用 Colab Pro。 - **显存优化**:若遇到 OOM(内存不足),尝试减小 `batch_size` 或启用 `gradient_checkpointing`。 - **模型选择**:Unsloth 支持有限模型列表,需检查[官方文档](https://github.com/unslothai/unsloth)确认兼容性。 --- ### 5. **适用场景推荐** - **个人开发者**:低成本微调领域模型(如医疗、法律垂直领域)。 - **教育/研究**:快速验证 Prompt 工程或 LoRA 适配器效果。 - **轻量化部署**:生成 4-bit 量化模型,便于边缘设备推理。 如果需要具体代码示例或某一步骤的深入解释,可以进一步说明! 😊
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