7.0. LoRA Improvements in fine-tuning

LoRA 改进

使用 LoRA 大大减少了所需的计算 来 微调 已经训练好的模型。

LoRA 使得通过仅更改模型的 小部分 来高效地微调 大型模型 成为可能。它减少了需要训练的参数数量，从而节省了 内存 和 计算资源。这是因为：

1. 减少可训练参数的数量：LoRA 将 权重矩阵分成两个较小的矩阵（称为 A 和 B），而不是更新模型中的整个权重矩阵。这使得训练 更快，并且需要 更少的内存，因为需要更新的参数更少。

2. 这是因为它不是计算层（矩阵）的完整权重更新，而是将其近似为两个较小矩阵的乘积，从而减少了更新计算：\

2. **保持原始模型权重不变**：LoRA 允许您保持原始模型权重不变，仅更新 **新的小矩阵**（A 和 B）。这很有帮助，因为这意味着模型的原始知识得以保留，您只需调整必要的部分。 3. **高效的任务特定微调**：当您想将模型适应于 **新任务** 时，您只需训练 **小的 LoRA 矩阵**（A 和 B），而将模型的其余部分保持不变。这比重新训练整个模型 **高效得多**。 4. **存储效率**：微调后，您只需存储 **LoRA 矩阵**，而不是为每个任务保存 **整个新模型**，这些矩阵与整个模型相比非常小。这使得将模型适应于多个任务而不占用过多存储变得更容易。

为了在微调过程中实现 LoraLayers 而不是线性层，这里提出了以下代码 https://github.com/rasbt/LLMs-from-scratch/blob/main/appendix-E/01_main-chapter-code/appendix-E.ipynb：

import math

# Create the LoRA layer with the 2 matrices and the alpha
class LoRALayer(torch.nn.Module):
def __init__(self, in_dim, out_dim, rank, alpha):
super().__init__()
self.A = torch.nn.Parameter(torch.empty(in_dim, rank))
torch.nn.init.kaiming_uniform_(self.A, a=math.sqrt(5))  # similar to standard weight initialization
self.B = torch.nn.Parameter(torch.zeros(rank, out_dim))
self.alpha = alpha

def forward(self, x):
x = self.alpha * (x @ self.A @ self.B)
return x

# Combine it with the linear layer
class LinearWithLoRA(torch.nn.Module):
def __init__(self, linear, rank, alpha):
super().__init__()
self.linear = linear
self.lora = LoRALayer(
linear.in_features, linear.out_features, rank, alpha
)

def forward(self, x):
return self.linear(x) + self.lora(x)

# Replace linear layers with LoRA ones
def replace_linear_with_lora(model, rank, alpha):
for name, module in model.named_children():
if isinstance(module, torch.nn.Linear):
# Replace the Linear layer with LinearWithLoRA
setattr(model, name, LinearWithLoRA(module, rank, alpha))
else:
# Recursively apply the same function to child modules
replace_linear_with_lora(module, rank, alpha)

References

• https://www.manning.com/books/build-a-large-language-model-from-scratch