专栏名称: 计算机视觉深度学习和自动驾驶
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大语言模型的训练技巧

计算机视觉深度学习和自动驾驶  · 公众号  ·  · 2024-05-30 00:09

正文

  1. 预训练和微调: 大语言模型通常通过两个阶段进行训练。预训练阶段在大规模的文本数据上进行,使模型学会语法、语义和常识。微调阶段在特定任务数据上进行,以使模型适应特定任务。

  2. 数据准备: 准备干净、丰富、多样的数据集对于模型性能至关重要。数据的质量和多样性直接影响模型的泛化能力。


    1. 数据收集: 首先,需要收集相关领域的大规模文本数据。数据可以来自各种来源,如互联网、书籍、新闻、社交媒体等。数据的多样性和涵盖面会影响模型的语言理解能力。

    2. 数据清洗: 收集的数据通常包含噪声、错误和不一致之处。数据清洗是指去除或修复这些问题,以确保数据的质量。常见的数据清洗任务包括去除HTML标签、处理缺失数据、去除重复样本等。

    3. 分词和标记化: 将文本数据分割成词语或子词的序列,称为分词(Tokenization)。分词后,可以将每个词语映射到对应的标识符,如词汇表中的索引。

    4. 数据预处理: 预处理步骤可能包括将文本转换为小写、去除标点符号、特殊字符等。预处理有助于减少数据噪声和统一文本的表现形式。

    5. 构建样本: 根据任务,将数据组织成训练样本。例如,对于语言模型,可以从文本中滑动窗口提取连续的序列作为输入样本,目标是预测下一个词语。

    6. 数据增强: 数据增强是一种通过对训练数据进行一些随机变换来扩充数据集的方法。例如,可以对文本进行随机截断、添加噪声、同义词替换等,以提高模型的鲁棒性和泛化能力。

    7. 建立词汇表: 为了将文本数据转换成数字表示,需要建立一个词汇表(Vocabulary),其中包含所有可能的词语或子词,并为每个词汇分配一个唯一的整数索引。

    8. 数据编码: 将文本数据编码成模型可接受的形式,通常是将每个词汇索引替换为对应的词嵌入向量。这些词嵌入可以是事先训练好的,也可以在模型训练过程中学习得到。

    9. 序列长度标准化: 为了在批量训练中保持一致的数据维度,需要对序列长度进行标准化。这通常包括截断或填充序列,使它们具有相同的长度。

    10. 划分数据集: 将数据划分为训练集、验证集和测试集,以便在训练、调参和评估模型时使用不同的数据。

    11. 处理特殊任务数据: 如果模型是为特定任务而设计的,例如问答、翻译、摘要等,需要将数据组织成问题-回答对、源-目标对等形式。

    12. 处理标签数据: 对于监督学习任务,需要将数据的标签与输入样本相关联,以便模型进行有监督的训练。

  3. 批量大小(Batch Size): 批量大小影响训练速度和内存使用。较大的批量大小可能加速训练,但也可能导致不稳定。在微调阶段,较小的批量大小可能更有利于模型收敛。

    https://www.graphcore.ai/posts/revisiting-small-batch-training-for-deep-neural-networks


    1. 定义: 批量大小指的是在每个训练步骤(epoch)中同时处理的样本数量。在大语言模型中,由于模型规模庞大,批量大小通常会较大。

    2. 数据并行性: 批量大小在大语言模型中有助于实现数据并行性。在训练过程中,不同计算设备(如GPU)可以并行处理不同批次的数据,从而提高训练效率。

    3. 训练效率: 较大的批量大小通常可以提高训练效率,因为每次权重更新时使用更多的样本,从而减少了更新的次数。这对于大语言模型的训练速度非常重要。

    4. 收敛速度: 较大的批量大小可能导致更快的收敛速度,因为每次权重更新使用了更多的样本信息。然而,在初始阶段,模型可能会出现较大的震荡。

    5. 内存和计算需求: 使用较大批量大小会占用更多内存和计算资源,特别是在GPU上。因此,在选择批量大小时要确保计算资源足够。

    6. 过拟合风险: 较大的批量大小可能会增加过拟合的风险,因为模型在每次更新时使用的样本较多,可能会过于拟合训练数据。

    7. 优化器选择: 批量大小通常与优化器的选择密切相关。某些优化器(如Adam)在处理不同批量大小时可能表现更好,而另一些(如SGD)可能需要更小的批量大小。

    8. 超参数调整: 批量大小是一个需要进行调整的超参数,需要根据模型架构、任务和数据集的特性进行选择。实际中需要进行实验以找到最佳的批量大小。

    9. 预训练和微调: 在预训练和微调阶段,批量大小的选择也可能有所不同。预训练时可以使用较大的批量大小,而微调时可能需要根据任务调整。

    10. 动态调整: 有时可以考虑动态调整批量大小,例如,开始时使用较大的批量大小,然后逐渐减小以提高模型的稳定性。

  4. 学习率调度: 动态调整学习率可以帮助模型更稳定地收敛。常见的方法包括学习率衰减、余弦退火等。

  5. 权重初始化: 使用预训练模型的权重进行初始化有助于模型快速收敛。合适的权重初始化方法可以减少训练时间和提高性能。

  6. 正则化: 正则化方法如权重衰减可以帮助控制模型的复杂度,防止过拟合。同时,Dropout等技巧也可以用于减轻过拟合问题。

  7. 数据增强: 在微调阶段,可以对训练数据进行增强,例如添加噪声、随机截断等,以提高模型的鲁棒性和泛化能力。

  8. 验证集监控: 使用验证集监控模型在未见过数据上的性能,及时检测过拟合和性能下降,并决定是否继续训练。

  9. 提前停止: 当验证集性能不再提升时,可以通过提前停止来防止模型在训练数据上过拟合。

    1. 验证集监控: 训练过程中,在每个训练周期(epoch)结束后,使用验证集评估模型性能。通过跟踪验证集上的性能指标,可以观察模型是否正在过拟合或性能是否达到了稳定的水平。

    2. 监控指标: 选择一个或多个在验证集上表现良好的性能指标,如准确率、损失函数值、F1分数等。根据这些指标的变化来判断模型是否收敛或过拟合。

    3. 早期停止条件: 定义一个早期停止条件,通常是验证集性能连续一定次数(称为"耐心")没有提升。例如,如果验证集性能连续5次没有提升,就可以选择停止训练。

    4. 保存最佳模型: 在验证集性能有提升时,保存当前模型的权重。当验证集性能不再提升时,可以回滚到最佳模型状态,避免性能下降。

    5. 绘制学习曲线: 将训练集和验证集上的性能指标随训练周期的变化绘制成学习曲线图。这可以帮助可视化模型在训练过程中的性能变化。

    6. 自动提前停止工具: 一些深度学习框架和库(如TensorFlow、PyTorch)提供了自动的提前停止工具。这些工具可以监测验证集性能,并在满足停止条件时自动停止训练。

    7. 交叉验证: 在交叉验证过程中,可以通过多次将数据集划分为不同的训练集和验证集子集,从而更准确地确定何时停止训练。通过平均交叉验证的结果,可以更好地估计模型在未见过数据上的性能。

    8. 人工干预: 有时,人工经验和直觉也是决定何时停止训练的重要因素。如果您了解模型的表现和数据的特点,可以根据经验来判断何时停止训练。

  10. 模型架构调整: 根据任务需求,调整模型架构,增加、删除或修改层次结构,以适应特定任务。

  11. 并行训练: 使用多个GPU或分布式训练可以加速训练过程。同时,使用混合精度训练技术也可以提高效率。

    1. 数据并行性(Data Parallelism): 数据并行性是指将训练数据分成多个批次,每个批次在不同的计算设备(如GPU)上进行并行处理。每个设备计算自己的梯度,然后将梯度汇总以更新全局模型参数。数据并行性适用于模型较大的情况,可以显著提高训练速度。

    2. 模型并行性(Model Parallelism): 模型并行性是将大型模型分割成多个子模型,在不同的设备上并行训练。这种策略通常用于处理更大规模的模型,以便适应计算资源的限制。

    3. 混合并行性(Hybrid Parallelism): 混合并行性结合了数据并行性和模型并行性,将大型模型分割成多个子模型,然后在每个子模型上使用数据并行性。这种策略适用于同时处理大模型和大数据的情况。

    4. 同步 vs. 异步: 在数据并行性中,可以选择同步或异步的梯度更新策略。同步梯度更新需要等待所有设备完成梯度计算后才进行参数更新,而异步梯度更新允许不同设备独立地更新参数。同步梯度更新可以更稳定,但可能会引入通信开销。







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