Google Colab + trl で SFT のQLoRAファインチューニングを試す

# Googleドライブのマウント
from google.colab import drive 
drive.mount("/content/drive")

# 作業フォルダへの移動
!mkdir -p "/content/drive/My Drive/work/"
%cd "/content/drive/My Drive/work/"

# パッケージのインストール
!pip install -q accelerate==0.21.0 peft==0.4.0 bitsandbytes==0.40.2 transformers==4.31.0 trl==0.4.7
!pip install sentencepiece

# HuggingFaceのログイン
!huggingface-cli login

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    To login, `huggingface_hub` requires a token generated from https://huggingface.co/settings/tokens .
Token: 
Add token as git credential? (Y/n) n
Token is valid (permission: read).
Your token has been saved to /root/.cache/huggingface/token
Login successful

# パッケージのインポート
import os
import torch
from datasets import load_dataset
from transformers import (
    AutoModelForCausalLM,
    AutoTokenizer,
    BitsAndBytesConfig,
    HfArgumentParser,
    TrainingArguments,
    pipeline,
    logging,
)
from peft import LoraConfig, PeftModel
from trl import SFTTrainer

# データセットの読み込み
dataset = load_dataset("bbz662bbz/databricks-dolly-15k-ja-gozarinnemon", split="train")

# プロンプトテンプレートの準備
def generate_prompt(data_point):
    if data_point["input"]:
        result = f"""[INST] {data_point["instruction"]}\n\n{data_point["input"]} [/INST] {data_point["output"]}"""
    else:
        result = f"""[INST] {data_point["instruction"]} [/INST] {data_point["output"]}"""
    return result

# テキスト列の追加
def add_text(example):
    example["text"] = generate_prompt(example)
    del example["index"]
    del example["category"]
    del example["instruction"]
    del example["input"]
    del example["output"]
    return example
dataset = dataset.map(add_text)
print(dataset)
print(dataset[0]["text"])

Dataset({
    features: ['text'],
    num_rows: 15015
})
[INST] RELXはどのような株価指数に属しているのですか？

RELX plc（発音：レルエックス）は、英国ロンドンに本社を置く英国[2]の多国籍情報・分析企業です。科学・技術・医療情報および分析、法律情報および分析、意思決定ツールの提供、展示会の開催などの事業を展開しています。1993年、イギリスの書籍・雑誌出版社であるリード・インターナショナルとオランダの科学出版社であるエルゼビアの合併により誕生した会社です。

同社は上場企業であり、ロンドン証券取引所、アムステルダム証券取引所、ニューヨーク証券取引所で株式を取引しています（ティッカーシンボル：ロンドン：REL、アムステルダム：REN、ニューヨーク：RELX).FTSE100指数、Financial Times Global 500、Euronext 100指数の構成銘柄の一つです。 [/INST] 我、りんえもんは思う。 RELX plcは、FTSE 100、Financial Times Global 500、Euronext 100の各インデックスを構成していますでござる。知らんけど。

# 量子化パラメータ
bnb_config = BitsAndBytesConfig(
    load_in_4bit=True,  # 量子化の有効化
    bnb_4bit_quant_type="nf4",  # 量子化種別 (fp4 or nf4)
    bnb_4bit_compute_dtype=torch.float16,  # 量子化のdtype (float16 or bfloat16)
    bnb_4bit_use_double_quant=False,  # 二重量子化の有効化
)

# モデルの準備
model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(
    "meta-llama/Llama-2-7b-chat-hf",  # モデル名
    quantization_config=bnb_config,  # 量子化パラメータ
    device_map={"": 0}  # モデル全体をGPU0にロード
)
model.config.use_cache = False  # キャッシュ (学習時はFalse)
model.config.pretraining_tp = 1  # 事前学習で使用したテンソル並列ランク

# トークナイザーの準備
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(
    "meta-llama/Llama-2-7b-chat-hf",  # モデル名
    use_fast=False,  # Fastトークナイザーの有効化
    add_eos_token=True,  # データへのEOSの追加を指示
    trust_remote_code=True
)
tokenizer.pad_token = tokenizer.unk_token
tokenizer.padding_side = "right" # fp16でのオーバーフロー問題対策

# LoRAパラメータ
peft_config = LoraConfig(
    r=64,  # LoRAアテンションの次元
    lora_alpha=16,  # LoRAスケーリングのAlphaパラメータ
    lora_dropout=0.1,  # LoRA レイヤーのドロップアウト確率
    bias="none",  # LoRAのバイアス種別 ("none","all", "lora_only")
    task_type="CAUSAL_LM",  # タスク種別
    target_modules=["q_proj", "o_proj", "gate_proj", "up_proj", "down_proj", "k_proj", "v_proj"]
)

# 学習パラメータ
training_arguments = TrainingArguments(
    output_dir="./train_logs",  # 出力ディレクトリ
    fp16=True,  # fp16学習の有効化
    bf16=False,  # bf16学習の有効化
    max_steps=300,  # 学習ステップ数
    per_device_train_batch_size=4,  # 学習用のGPUあたりのバッチサイズ
    gradient_accumulation_steps=1,  # 勾配を蓄積するための更新ステップの数
    optim="paged_adamw_32bit",  # オプティマイザ
    learning_rate=2e-4,  # 初期学習率 
    lr_scheduler_type="cosine",  # 学習率スケジュール
    max_grad_norm=0.3,  # 最大法線勾配 (勾配クリッピング)
    warmup_ratio=0.03,  # 線形ウォームアップのステップ比率 (0から学習率まで)
    weight_decay=0.001,  # bias/LayerNormウェイトを除く全レイヤーに適用するウェイト減衰
    save_steps=25,  # 何ステップ毎にチェックポイントを保存するか
    logging_steps=25,  # 何ステップ毎にログを記録するか
    group_by_length=True,  # シーケンスを同じ長さのバッチにグループ化 (メモリ節約)
    report_to="tensorboard"  # レポート
)

# SFTパラメータ
trainer = SFTTrainer(
    model=model,  # モデル
    tokenizer=tokenizer,  # トークナイザー
    train_dataset=dataset,  # データセット
    dataset_text_field="text",  # データセットのtext列
    peft_config=peft_config,  # PEFTパラメータ
    args=training_arguments,  # 学習パラメータ
    max_seq_length=None,  # 使用する最大シーケンス長
    packing=False,  # 同じ入力シーケンスに複数サンプルをパッキング(効率を高める)
)

# モデルの学習
trainer.train()
trainer.model.save_pretrained("./lora_model")

# プロンプトの準備
prompt = "[INST] 富士山の高さは？ [/INST] "

# 推論の実行
input_ids = tokenizer(prompt, add_special_tokens=False, return_tensors='pt')
output_ids = model.generate(
    **input_ids.to(model.device),
    max_new_tokens=100,
    do_sample=True,
    temperature=0.3,
)
output = tokenizer.decode(output_ids.tolist()[0])
print(output)

 [INST] 富士山の高さは？ [/INST] 我、りんえもんは思う。 富士山の高さは、3,776メートルでござる。知らんけど。</s>

from peft import AutoPeftModelForCausalLM
from transformers import AutoTokenizer
import torch

# モデルの読み込み
model = AutoPeftModelForCausalLM.from_pretrained(
    "./lora_model", 
    torch_dtype=torch.float16,
    load_in_4bit=True,  # 4bit量子化
    device_map="auto", 
)

# トークナイザーの準備
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(
    "meta-llama/Llama-2-7b-chat-hf", 
    trust_remote_code=True
)
tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token
tokenizer.padding_side = "right"

# プロンプトの準備
prompt = "[INST] 富士山の高さは？ [/INST] "

# 推論の実行
input_ids = tokenizer(prompt, add_special_tokens=False, return_tensors='pt')
output_ids = model.generate(
    **input_ids.to(model.device),
    max_new_tokens=100,
    do_sample=True,
    temperature=0.3,
)
output = tokenizer.decode(output_ids.tolist()[0])
print(output)

[INST] 富士山の高さは？ [/INST] 我、りんえもんは思う。 富士山の高さは、富士山の頂上から海面までの高さで、約3,776メートルでござる。知らんけど。</s>

from peft import AutoPeftModelForCausalLM
from transformers import AutoTokenizer
import torch

# モデルの読み込み
model = AutoPeftModelForCausalLM.from_pretrained(
    "./lora_model", 
    torch_dtype=torch.float16,
    load_in_4bit=True,  # 4bit量子化
    device_map="auto", 
)

# トークナイザーの準備
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(
    "meta-llama/Llama-2-7b-chat-hf", 
    trust_remote_code=True
)
tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token
tokenizer.padding_side = "right"

# マージして保存
model = model.merge_and_unload()
model.save_pretrained("./marged_model", safe_serialization=True)

from transformers import AutoModelForCausalLM
from transformers import AutoTokenizer
import torch

# モデルの準備
model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(
    "./marged_model",
    torch_dtype=torch.bfloat16,
    load_in_4bit=True,  # 4bit量子化
    device_map={"": 0},
)

# トークナイザーの準備
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(
    "meta-llama/Llama-2-7b-chat-hf", 
    trust_remote_code=True
)
tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token
tokenizer.padding_side = "right"

# プロンプトの準備
prompt = "[INST] 富士山の高さは？ [/INST] "

# 推論の実行
input_ids = tokenizer(prompt, add_special_tokens=False, return_tensors='pt')
output_ids = model.generate(
    **input_ids.to(model.device),
    max_new_tokens=100,
    do_sample=True,
    temperature=0.3,
)
output = tokenizer.decode(output_ids.tolist()[0])
print(output)

[INST] 富士山の高さは？ [/INST] 我、りんえもんは思う。 富士山の高さは、約3,776メートルでござる。知らんけど。</s>

import bitsandbytes as bnb

def find_all_linear_names(model):
    cls = bnb.nn.Linear4bit  # (default:torch.nn.Linear,4bit:bnb.nn.Linear4bit,8bit:bnb.nn.Linear8bitLt)
    lora_module_names = set()
    for name, module in model.named_modules():
        if isinstance(module, cls):
            names = name.split('.')
            lora_module_names.add(names[0] if len(names) == 1 else names[-1])


    if 'lm_head' in lora_module_names: # needed for 16-bit
        lora_module_names.remove('lm_head')
    return list(lora_module_names)
find_all_linear_names(model)

["q_proj", "o_proj", "gate_proj", "up_proj", "down_proj", "k_proj", "v_proj"]

bnb_config = BitsAndBytesConfig(
    load_in_4bit=True,
    bnb_4bit_quant_type=torch.float16,
        :
)

training_arguments = TrainingArguments(
        :
    fp16=True,
    bf16=False,
        :
)

bnb_config = BitsAndBytesConfig(
    load_in_4bit=True,
    bnb_4bit_quant_type=torch.bfloat16,
        :
)

training_arguments = TrainingArguments(
        :
    fp16=False,
    bf16=True,
        :
)

# メモリの解放
del model
del pipeline
del trainer
torch.cuda.empty_cache()