使用 LoRA 进行模型微调的步骤
以下是关于如何在训练过程中应用 LoRA 的详细步骤
1. 安装所需的库
首先,确保已安装 PyTorch 和 Hugging Face 的 transformers
库:
bash
pip install torch transformers
2. 定义 LoRA 层
定义一个 LoRA 模块,用于替换 transformer 中的标准线性层,通常在自注意力机制的 query、key 和 value 投影中使用
python
import torch
import torch.nn as nn
# 定义 LoRA 模块
class LoRA(nn.Module):
def __init__(self, input_dim, output_dim, rank=8):
super(LoRA, self).__init__()
# LoRA 引入了两个额外的矩阵 W_down 和 W_up
self.W_down = nn.Linear(input_dim, rank, bias=False) # 低秩降维
self.W_up = nn.Linear(rank, output_dim, bias=False) # 低秩升维
def forward(self, x):
# 将低秩适配结果加到原始输出上
return self.W_up(self.W_down(x))
3. 修改 Transformer 模型以应用 LoRA
将 transformer 中的 query、key 和 value 投影替换为 LoRA 模块
python
from transformers import AutoModelForCausalLM, AutoTokenizer
# 加载预训练模型
model_name = "gpt2"
model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(model_name)
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_name)
# 定义 LoRA 版的 Transformer 模型
class LoRATransformer(nn.Module):
def __init__(self, base_model, lora_rank=8):
super(LoRATransformer, self).__init__()
self.base_model = base_model
# 遍历 transformer 层并应用 LoRA
for name, module in self.base_model.named_modules():
# 对 self-attention 中的线性层应用 LoRA
if isinstance(module, nn.Linear) and 'attn' in name:
input_dim = module.in_features
output_dim = module.out_features
lora_module = LoRA(input_dim, output_dim, rank=lora_rank)
# 替换原始的线性层为 LoRA 模块
setattr(self.base_model, name, lora_module)
def forward(self, input_ids, attention_mask=None):
return self.base_model(input_ids, attention_mask=attention_mask)
# 初始化应用了 LoRA 的模型
lora_model = LoRATransformer(model)
4. 准备训练
在训练之前,冻结预训练模型的参数,仅更新 LoRA 模块中的参数。
python
# 冻结原始模型参数
for param in model.parameters():
param.requires_grad = False
# 仅训练 LoRA 层的参数
for name, param in lora_model.named_parameters():
if 'W_down' in name or 'W_up' in name:
param.requires_grad = True
5. 开始训练模型
现在可以开始训练模型了,使用优化器来更新 LoRA 模块的参数
python
# 定义优化器,仅更新 LoRA 层的参数
optimizer = torch.optim.Adam([param for param in lora_model.parameters() if param.requires_grad], lr=1e-4)
# 损失函数(交叉熵损失)
loss_fn = nn.CrossEntropyLoss()
# 示例训练循环
for epoch in range(3): # 调整 epoch 数量
for batch in dataloader: # 假设 'dataloader' 是已经准备好的数据加载器
inputs = tokenizer(batch['text'], return_tensors='pt', padding=True, truncation=True)
labels = inputs.input_ids.clone() # 使用输入 tokens 作为标签
# 前向传播
outputs = lora_model(inputs.input_ids)
logits = outputs.logits
# 计算损失
loss = loss_fn(logits.view(-1, logits.size(-1)), labels.view(-1))
# 反向传播
optimizer.zero_grad()
loss.backward()
optimizer.step()
print(f"第 {epoch+1} 轮训练,损失: {loss.item()}")
6. 保存与加载 LoRA 增强的模型
训练完成后,可以保存 LoRA 层的参数,并在未来加载这些参数进行推理或进一步训练。
python
# 保存 LoRA 模型的参数
torch.save(lora_model.state_dict(), "lora_model.pth")
# 加载 LoRA 模型的参数
lora_model.load_state_dict(torch.load("lora_model.pth"))
LoRA 专注于注意力层:LoRA 通常应用于 transformer 模型中的自注意力机制(例如 query、key 和 value 投影层)。
参数高效性:与全量微调相比,LoRA 仅引入少量可训练参数,从而显著减少了计算成本。
冻结预训练权重:预训练模型的原始权重保持不变,仅更新 LoRA 模块的低秩矩阵,从而实现高效微调。