大模型微调实验报告*

实验目标

梳理大模型微调方法，评估各种基座和微调方法的实验效果。

基础模型

\1.Llama

\2.Qwen

\3.Chatglm4

\4.

微调策略

LoRA系列

低秩适配（LoRA）的核心思想是冻结原始参数，通过低秩分解引入可训练参数。

LoRA假设预训练模型的参数矩阵的更新可以表示为一个低秩矩阵。具体来说，对于一个预训练好的权重矩阵W(d*e)，LoRA引入两个低秩矩阵A(d*r)和B(r*e)，其中r是秩，远小于d和e向量为度。在微调过程中，只需优化A和B，而W保持不变。更新后的权重矩阵为：

W0=W+BA

伪代码示例：

importtorch
importtorch.nnasnnclassLoRALayer(nn.Module):
def__init__(self,in_dim,out_dim,rank):
super().__init__()
self.A=nn.Parameter(torch.randn(in_dim,rank))
self.B=nn.Parameter(torch.zeros(rank,out_dim))
self.rank=rank**#秩的大小**
defforward(self,x):
returnx@(self.A@self.B)**#低秩矩阵乘积

关键技术演进

AdaLoRA：

• 核心思想：AdaLoRA旨在动态调整各层的秩分配。
• 实现方式：AdaLoRA通过一些指标（例如，梯度范数）来评估不同层的重要性，并根据重要性动态地调整LoRA的秩。更重要的层分配更高的秩，从而获得更好的性能。

QLoRA：

• 核心思想：QLoRA将4-bit量化与LoRA相结合，以进一步降低显存占用。
• 实现方式：QLoRA首先将预训练模型的权重量化为4-bit精度，然后在此基础上应用LoRA。由于4-bit量化可以显著降低显存占用，因此QLoRA可以在有限的GPU资源上微调更大的模型。
• 显存节省：QLoRA可以节省高达70%的显存。

Delta-LoRA：

• 核心思想：Delta-LoRA引入参数更新量的动量机制。
• 实现方式：Delta-LoRA在更新LoRA参数时，考虑之前的更新方向和幅度，从而更稳定地进行微调。

提示微调技术

提示微调（Prompt-Tuning）是一种通过设计合适的提示（Prompt）来引导预训练模型完成下游任务的技术。与全参数微调和LoRA不同，提示微调通常不直接修改预训练模型的参数（注意不是完全不修改参数），而是通过优化提示相关的向量来调整模型的行为。

核心思想：

• 人工设计到可学习：提示工程（Prompt-Engineering）经历了从人工设计提示到可学习提示的演进过程。
• 利用预训练知识：通过优化提示，引导模型利用预训练知识，从而减少对标注数据的依赖。

位置选择策略：

Prefix-Tuning：

• 核心思想：只在每层的开头插入可训练的提示向量。在Prefix层加了MLP结构，然后切分为key和value矩阵，然后和每一层的key-value矩阵拼接。训练完成后，只保留Prefix的参数。

• 数学形式：
  $$h^l=Transformer([Prefi{x}^l;x^l])$$

• 参数量：每层新增参数d*r（d为维度，r为前缀长度）

• 优点：Prefix-Tuning可以有效地影响模型的每一层，从而更好地调整模型的行为。

• 缺点：Prefix-Tuning需要插入大量的提示向量，可能会增加计算成本。

P-Tuning v2：

• 核心思想：分层插入位置可学习。
• 实现方式：P-Tuning v2首先将提示向量插入到不同的层中，然后通过训练来确定每个提示向量的最佳位置。
• 数学形式：
• 优点：P-Tuningv2可以更灵活地调整提示向量的位置，从而更好地适应不同的任务。

Prompt-Tuning（蓝色）：

• 核心思想：仅在输入层添加可训练提示词。
• 参数量：仅需（为提示词数量）
• 数学形式：
• 优点：Prompt-Tuning的实现简单，计算成本低。
• 缺点：Prompt-Tuning的效果可能不如Prefix-Tuning和P-Tuningv2。

实验设计

数据集

数据来源与规模（如领域专用语料、人工标注数据）

来自于CHIP2023-PromptCBLUE-参数高效微调赛道数据集，原始数据集有15个任务，包括分类、ner、总结、生成等基本任务，本实验选取其中三类任务，描述如下：

	任务类型	数据集	数量
train	cls	IMCS-V2-DAC	1536
train	ner	CMeEE-V2	1492
train	report_generation	IMCS-V2-MRG	872
valid	cls	IMCS-V2-DAC	547
valid	ner	CMeEE-V2	496
valid	report_generation	IMCS-V2-MRG	269

数据预处理（清洗、格式转换）

格式转换为json，字段包括instruction、input、output、history，样例如下：

{"instruction": "根据对话内容，判断最后一句话的意图类别是：\n问诊对话历史：\n患者：就是早晨起床干咳的那种，咳一阵\n医生：化验过肺炎支原体感染吗\n患者：不是支原体感染，化验过\n医生：肺炎治疗后，复查过吗\n患者：挂完水医生建议不用继续挂水，吃药，吃了一个星期的金振口服液，匹多莫得，盐酸西替利滴剂还有睡前咀嚼的\n患者：一个星期吃这么多，后来又去医院复查，医生说就吃匹多莫得和睡前咀嚼的就可以了，\n患者：但是现在白天也咳嗽了\n医生：目前看医生给用了抗气道过敏药物\n医生：这个对于改善目前气道高反应状态，还是很对症。\n医生：目前考虑按疗程治疗后，基本的炎症，都已经消下去了\n医生：目前咳嗽，还主要是一个气道高反应，过敏状态\n患者：那怎么办呢\n患者：过敏症状吃什么呢？\n患者：滴剂要不要继续吃\n医生：可以做做雾化\n选择：关于病因的回答，关于注意事项的提问，关于用药建议的提问，关于用药建议的解答，关于症状的回答，关于个人基本信息的回答，关于已有检查和治疗的回答，关于病因的询问，关于就医建议的解答，关于注意事项的解答，给出诊断，关于已有检查和治疗的提问，关于症状的询问，关于就医建议的提问，关于个人基本信息的询问\\","input":"", "target": "关于用药建议的解答", "history": ""}

环境配置

1.硬件配置（GPU型号、显存占用）

1. linux ubuntu
2. nvidia v100 32G

2.软件配置、环境依赖

1. peft==0.14.0
2. transformers==4.49.0
3. trl==0.15.2
4. torch==2.4.0
5. bitsandbytes==0.45.3

*基本参数*

优化器与超参数（学习率、batch size、epoch数）

超参数	描述	备注
num_train_epochs	10
lora_target	‘q_proj,k_proj,v_proj,out_proj,fc1,fc2’	lora系列
learning_rate	1e-3
use_ntk	linear
padding_side	left
torch_dtype	float16
quantization	bnb
max_input_token	2048
use_firefly_loss	True
gradient_accumulation_steps	4
optim	adamw_torch
lr_scheduler_type	cosine
num_virtual_tokens	20	prompt_tuning
prompt_encoder_hidden_size	128	prompt_tuning

实验结果与分析

性能对比

基座	微调方法	rouge-1	rouge-2	rouge-l
Qwen	qlora	71.758	59.341	11.761
Qwen	lora	73.526	60.519	11.897
Qwen	prefix	71.328	58.594	17.857
Qwen	prompt	59.118	43.109	10.048
Qwen	ptuning	71.122	57.709	11.529

Qwen上lora最优