模型微调是指在一个已经训练好的模型的基础上，针对特定任务或者特定数据集进行再次训练以提高性能的过程。微调可以在使其适应特定任务时产生显着的结果。
RoBERTa（Robustly optimized BERT approach）是由Facebook AI提出的一种基于Transformer架构的预训练语言模型。它是对Google提出的BERT（Bidirectional Encoder Representations from Transformers）模型的改进和优化。
“Low-Rank Adaptation”（低秩自适应）是一种用于模型微调或迁移学习的技术。一般来说我们只是使用LORA来微调大语言模型，但是其实只要是使用了Transformers块的模型，LORA都可以进行微调，本文将介绍如何利用🤗PEFT库，使用LORA提高微调过程的效率。
LORA可以大大减少了可训练参数的数量，节省了训练时间、存储和计算成本，并且可以与其他模型自适应技术(如前缀调优)一起使用，以进一步增强模型。
但是，LORA会引入额外的超参数调优层(特定于LORA的秩、alpha等)。并且在某些情况下，性能不如完全微调的模型最优，这个需要根据不同的需求来进行测试。
首先我们安装需要的包：
!pip install transformers datasets evaluate accelerate peft
数据预处理
import torchfrom transformers import RobertaModel, RobertaTokenizer, AutoModelForSequenceClassification, TrainingArguments, Trainer, DataCollatorWithPaddingfrom peft import LoraConfig, get_peft_modelfrom datasets import load_datasetpeft_model_name = 'roberta-base-peft'modified_base = 'roberta-base-modified'base_model = 'roberta-base'dataset = load_dataset('ag_news')tokenizer = RobertaTokenizer.from_pretrained(base_model)def preprocess(examples):tokenized = tokenizer(examples['text'], truncation=True, padding=True)return tokenizedtokenized_dataset = dataset.map(preprocess, batched=True, remove_columns=["text"])train_dataset=tokenized_dataset['train']eval_dataset=tokenized_dataset['test'].shard(num_shards=2, index=0)test_dataset=tokenized_dataset['test'].shard(num_shards=2, index=1)# Extract the number of classess and their namesnum_labels = dataset['train'].features['label'].num_classesclass_names = dataset["train"].features["label"].namesprint(f"number of labels: {num_labels}")print(f"the labels: {class_names}")# Create an id2label mapping# We will need this for our classifier.id2label = {i: label for i, label in enumerate(class_names)}data_collator = DataCollatorWithPadding(tokenizer=tokenizer, return_tensors="pt")
训练
我们训练两个模型，一个使用LORA，另一个使用完整的微调流程。这里可以看到LORA的训练时间和训练参数的数量能减少多少
以下是使用完整微调
training_args = TrainingArguments(output_dir='./results',evaluation_strategy='steps',learning_rate=5e-5,num_train_epochs=1,per_device_train_batch_size=16,)
然后进行训练：
def get_trainer(model):return Trainer(model=model,args=training_args,train_dataset=train_dataset,eval_dataset=eval_dataset,data_collator=data_collator,)full_finetuning_trainer = get_trainer(AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained(base_model, id2label=id2label),)full_finetuning_trainer.train()
下面看看PEFT的LORA
model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained(base_model, id2label=id2label)peft_config = LoraConfig(task_type="SEQ_CLS", inference_mode=False, r=8, lora_alpha=16, lora_dropout=0.1)peft_model = get_peft_model(model, peft_config)print('PEFT Model')peft_model.print_trainable_parameters()peft_lora_finetuning_trainer = get_trainer(peft_model)peft_lora_finetuning_trainer.train()peft_lora_finetuning_trainer.evaluate()
可以看到
模型参数总计:125,537,288，而LORA模型的训练参数为:888,580，我们只需要用LORA训练~0.70%的参数!这会大大减少内存的占用和训练时间。
在训练完成后，我们保存模型：
tokenizer.save_pretrained(modified_base)peft_model.save_pretrained(peft_model_name)
最后测试我们的模型
from peft import AutoPeftModelForSequenceClassificationfrom transformers import AutoTokenizer# LOAD the Saved PEFT modelinference_model = AutoPeftModelForSequenceClassification.from_pretrained(peft_model_name, id2label=id2label)tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(modified_base)def classify(text):inputs = tokenizer(text, truncation=True, padding=True, return_tensors="pt")output = inference_model(**inputs)prediction = output.logits.argmax(dim=-1).item()print(f'\n Class: {prediction}, Label: {id2label[prediction]}, Text: {text}')# return id2label[prediction]classify( "Kederis proclaims innocence Olympic champion Kostas Kederis today left hospital ahead of his date with IOC inquisitors claiming his ...")classify( "Wall St. Bears Claw Back Into the Black (Reuters) Reuters - Short-sellers, Wall Street's dwindling\band of ultra-cynics, are seeing green again.")
模型评估
我们还需要对PEFT模型的性能与完全微调的模型的性能进行对比，看看这种方式有没有性能的损失
from torch.utils.data import DataLoaderimport evaluatefrom tqdm import tqdmmetric = evaluate.load('accuracy')def evaluate_model(inference_model, dataset):eval_dataloader = DataLoader(dataset.rename_column("label", "labels"), batch_size=8, collate_fn=data_collator)device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu")inference_model.to(device)inference_model.eval()for step, batch in enumerate(tqdm(eval_dataloader)):batch.to(device)with torch.no_grad():outputs = inference_model(**batch)predictions = outputs.logits.argmax(dim=-1)predictions, references = predictions, batch["labels"]metric.add_batch(predictions=predictions,references=references,)eval_metric = metric.compute()print(eval_metric)首先是没有进行微调的模型，也就是原始模型
evaluate_model(AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained(base_model, id2label=id2label), test_dataset)
accuracy: 0.24868421052631579‘
下面是LORA微调模型
evaluate_model(inference_model, test_dataset)
accuracy: 0.9278947368421052
最后是完全微调的模型：
evaluate_model(full_finetuning_trainer.model, test_dataset)
accuracy: 0.9460526315789474
总结
我们使用PEFT对RoBERTa模型进行了微调和评估，可以看到使用LORA进行微调可以大大减少训练的参数和时间，但是在准确性方面还是要比完整的微调要稍稍下降。
本文代码：
https://avoid.overfit.cn/post/26e401b70f9840dab185a6a83aac06b0
作者：Achilles Moraites
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