训练个中文版ChatGPT没那么难：不用A100，开源Alpaca-LoRA+RTX 4090就能搞定

2023-03-26 04:03

机器之心报道

机器之心编辑部

Alpaca-LoRA 将微调类 ChatGPT 模型的算力需求降到了消费级，训练个自己的中文对话模型真就没那么难了。

2023 年，聊天机器人领域似乎只剩下两个阵营：「OpenAI 的 ChatGPT」和「其他」。

ChatGPT 功能强大，但 OpenAI 几乎不可能将其开源。「其他」阵营表现欠佳，但不少人都在做开源方面的努力，比如前段时间 Meta 开源的 LLaMA。

LLaMA 是一系列模型的总称，参数量从 70 亿到 650 亿不等，其中，130 亿参数的 LLaMA 模型「在大多数基准上」可以胜过参数量达 1750 亿的 GPT-3。不过，该模型并没有经过指令微调（instruct tuning），因此生成效果较差。

为了提高模型性能，来自斯坦福的研究者帮助其完成了指令微调的工作，训练了一个名为 Alpaca（羊驼）的 70 亿参数新模型（基于 LLaMA 7B）。具体来说，他们让 OpenAI 的 text-davinci-003 模型以 self-instruct 方式生成 52K 指令遵循（instruction-following）样本，以此作为 Alpaca 的训练数据。实验结果表明，Alpaca 的很多行为都与 text-davinci-003 类似。也就是说，只有 7B 参数的轻量级模型 Alpaca 性能可媲美 GPT-3.5 这样的超大规模语言模型。

对于普通研究者来说，这是一种切实可行的廉价微调方式，不过需要的运算量仍然较大（作者表示他们在 8 个 80GB A100 上微调了 3 个小时）。而且，Alpaca 的种子任务都是英语，收集的数据也都是英文，因此训练出来的模型未对中文优化。

为了进一步降低微调成本，另一位来自斯坦福的研究者 ——Eric J. Wang 使用 LoRA（low-rank adaptation）技术复现了 Alpaca 的结果。具体来说，Eric J. Wang 使用一块 RTX 4090 显卡，只用 5 个小时就训练了一个和 Alpaca 水平相当的模型，将这类模型对算力的需求降到了消费级。而且，该模型可以在树莓派上运行（用于研究）。

LoRA 的技术原理。LoRA 的思想是在原始 PLM 旁边增加一个旁路，做一个降维再升维的操作，来模拟所谓的 intrinsic rank。训练的时候固定 PLM 的参数，只训练降维矩阵 A 与升维矩阵 B。而模型的输入输出维度不变，输出时将 BA 与 PLM 的参数叠加。用随机高斯分布初始化 A，用 0 矩阵初始化 B，保证训练的开始此旁路矩阵依然是 0 矩阵（引自：https://finisky.github.io/lora/）。LoRA 的最大优势是速度更快，使用的内存更少，因此可以在消费级硬件上运行。

Eric J. Wang 发布的 Alpaca-LoRA 项目。

项目地址：https://github.com/tloen/alpaca-lora

对于想要训练自己的类 ChatGPT 模型（包括中文版类 ChatGPT）但又没有顶级算力资源配置的研究者来说，这无疑是一大惊喜。因此，在 Alpaca-LoRA 项目问世后，围绕该项目的教程和训练成果不断涌现，本文将介绍其中的几个。

如何使用 Alpaca-LoRA 微调 LLaMA

在 Alpaca-LoRA 项目中，作者提到，为了廉价高效地进行微调，他们使用了 Hugging Face 的 PEFT。PEFT 是一个库（LoRA 是其支持的技术之一），可以让你使用各种基于 Transformer 的语言模型并使用 LoRA 对其进行微调。好处在于，它允许你在一般的硬件上廉价而有效地微调模型，并有较小的（也许是可组合的）输出。

在近期的一篇博客中，几位研究者介绍了如何使用 Alpaca-LoRA 来微调 LLaMA。

使用 Alpaca-LoRA 之前，需要具备一些先决条件。首先是 GPU 的选择，得益于 LoRA，现在你可以在 NVIDIA T4 这样低规格 GPU 或 4090 消费级 GPU 上完成微调；此外，你还需要申请 LLaMA 权重，因为其权重并不对外公开。

先决条件具备了，接下来就是如何使用 Alpaca-LoRA。首选你需要克隆 Alpaca-LoRA 存储库，代码如下：

git clone https://github.com/daanelson/alpaca-loracd alpaca-lora

其次，获取 LLaMA 权重。将下载到的权重值存储到名为 unconverted-weights 文件夹里，文件夹层次结构就像下面这样：

unconverted-weights├── 7B│   ├── checklist.chk│   ├── consolidated.00.pth│   └── params.json├── tokenizer.model└── tokenizer_checklist.chk

权重存储好后，接着使用以下命令将 PyTorch checkpoint 的权重转换为 transformer 兼容的格式：

cog run python -m transformers.models.llama.convert_llama_weights_to_hf \  --input_dir unconverted-weights \  --model_size 7B \  --output_dir weights

得到最终的目录结构应该是这样的：

weights├── llama-7b└── tokenizermdki

处理好上述两步，来到第三步，安装 Cog：

sudo curl -o /usr/local/bin/cog -L "https://github.com/replicate/cog/releases/latest/download/cog_$(uname -s)_$(uname -m)"sudo chmod +x /usr/local/bin/cog

第四步来到微调模型，默认情况下，微调脚本上配置的 GPU 功能较弱，但如果你有性能更好的 GPU，则可以在 finetune.py 中将 MICRO_BATCH_SIZE 增加到 32 或 64。此外，如果你有指令调优数据集，则可以在 finetune.py 中编辑 DATA_PATH 以指向自己的数据集。需要注意的是这一项操作应该确保数据格式与 alpaca_data_cleaned.json 相同。接下来运行微调脚本：

cog run python finetune.py

微调过程在 40GB A100 GPU 上花费 3.5 小时，对于处理能力较低的 GPU 则需要更多时间。

最后一步用 Cog 运行模型：

$ cog predict -i prompt="Tell me something about alpacas."Alpacas are domesticated animals from South America. They are closely related to llamas and guanacos and have a long, dense, woolly fleece that is used to make textiles. They are herd animals and live in small groups in the Andes mountains. They have a wide variety of sounds, including whistles, snorts, and barks. They are intelligent and social animals and can be trained to perform certain tasks.

教程作者表示，在完成以上步骤之后，大家可以继续尝试各种玩法，包括但不限于：

带上你自己的数据集，微调你自己的 LoRA，比如微调 LLaMA，让它像动漫角色一样说话。参见：https://replicate.com/blog/fine-tune-llama-to-speak-like-homer-simpson
将模型部署到云平台上；
结合其他 LoRA，比如 Stable Diffusion LoRA，把这些都用到图像领域；
使用 Alpaca 数据集（或其他数据集）微调更大的 LLaMA 模型，并查看它们的表现。这应该可以通过 PEFT 和 LoRA 实现，尽管它需要更大的 GPU。

Alpaca-LoRA 的衍生项目

尽管 Alpaca 性能可以媲美 GPT 3.5，但其种子任务都是英语，收集的数据也都是英文，因此训练出来的模型对中文并不友好。为了提升对话模型在中文上的效果，我们看看都有哪些比较好的项目。

首先是来自华中师范大学、商汤科技等机构开源的中文语言模型骆驼 (Luotuo)，该项目基于 LLaMA、Stanford Alpaca、Alpaca LoRA、Japanese-Alpaca-LoRA 等完成，单卡就能完成训练部署。有意思的是，他们之所以将模型名字命名为骆驼，是因为 LLaMA（大羊驼）和 alpaca（羊驼）都属于偶蹄目 - 骆驼科。这样看来，起这个名字也在意料之中。

这个模型是在 Meta 开源的 LLaMA 基础上，参考 Alpaca 和 Alpaca-LoRA 两个项目，对中文进行了训练。