大模型微调样本构造的trick

来自：包包算法笔记

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开局一道面试题。

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面试官：大模型微调如何组织训练样本？

你：大模型训练一问一答，一指令一输出，问题和指令可以作为prompt输入，答案作为输出，计算loss的部分要屏蔽掉pad token。

面试官：多轮对话如何组织训练样本呢？

你：假设多轮为Q1A1/Q2A2/Q3A3，那么可以转化成 Q1—>A1, Q1A1Q2->A2, Q1A1Q2A2Q3->A3三条训练样本。

面试官：这样的话一个session变成了三条数据，并且上文有依次重复的情况，这样会不会有啥问题？

你：数据中大部分都是pad token，训练数据利用效率低下。另外会有数据重复膨胀的问题，训练数据重复膨胀为 session数量*平均轮次数，且上文有重复部分，训练效率也会低下。

面试官：你也意识到了，有什么改进的方法吗？

你：有没有办法能一次性构造一个session作为训练样本呢？（思索）

面试官：提示你下，限制在decoder-only系列的模型上，利用模型特性，改进样本组织形式。

对于这个问题，我们思考下decoder-only模型有啥特点，第一点很关键的是其attention形式是casual的，casual简单理解就是三角阵，单个token只能看到其上文的信息。

如图所示：

其二是postion_id是只有token次序含义而无需特定指代信息，（区别于GLM模型需要postion_id来标识生成span的位置等特殊的要求）。

有了这两点我们就可以设想，如果构造多轮对话样本的input为  Q1 A1 <eos> Q2 A2 <eos> Q3 A3 <eos>，在计算loss的时候，只需要计算 A1 <eos> A2 <eos> 和 A3 <eos>部分，岂不是就可以进行session级别的训练了？

嗯为什么原来的chatglm不能用这种形式呢，虽然prefix attention可以推广为适应多轮训练的prefix attention形式，如图：

但是由于其postition id 无法简单按次序推广，故不能高效训练，这也是chatglm初代的很大的一个问题，导致后续微调的效果都比较一般。

现在chatglm2的代码针对这两个问题已经进行了改善，可以认为他就是典型的decoder-only模型了，具体表现为推断时候attention 是casual attention的形式，position id也退化为token次序增长。

那么好了，万事具备，只欠东风。我们据此实现了chatglm2-6b的代码微调。其核心代码逻辑为处理样本组织的逻辑，其他的就是大模型微调，大同小异了。

conversation = ''
input_ids = []
labels = []
eos_id = tokenizer.eos_token_id
turn_idx = 0
for sentence in examples[prompt_column][i]:
    sentence_from = sentence["from"].lower()
    sentence_value = '[Round {}]\n\n问：'.format(turn_idx) + sentence["value"] + '\n\n答：' if sentence_from == 'human' else sentence["value"]+'\n\n'
    conversation += sentence_value
    sentence_ids = tokenizer.encode(sentence_value, add_special_tokens=False)  
    label = copy.deepcopy(sentence_ids) if sentence_from != 'human' else [-100] * len(sentence_ids)               
    input_ids += sentence_ids 
    labels += label
    if sentence_from != 'human':
        input_ids += [eos_id]
        labels += [eos_id]
        turn_idx += 1
input_ids = tokenizer.encode('') + input_ids #add gmask bos 
labels =  [-100] * 2 + labels# #add padding
pad_len = max_seq_length - len(input_ids)
input_ids = input_ids + [eos_id] * pad_len 
labels = labels + [-100] * pad_len

其中有几个关键的地方，就是在开头要加上 bos和gmask，遵循模型原来的逻辑。问答提示词和轮次prompt，还有两个\n保持和原模型保持一致，最后屏蔽掉pad部分的loss计算。

实测训练效果如下：

同样的数据在chatglm1上 train loss只能降到2.x左右，同时评估测试集结果，在同样的数据上rouge等指标都有不小的提升。

我们再仔细回顾下，对话session级别训练和拆开训练从原理上有啥区别？

1. session级别训练，效果之一为等价batchsize变大（1个batch可以塞下更多样本），且同一通对话产生的样本在一个bs内。

2. session级别的不同轮次产生的梯度是求平均的，拆开轮次构造训练是求和的，这样除了等价于lr会变大，还会影响不同轮次token权重的分配，另外还会影响norm的计算。

我们用一个简化地例子定量分析下，我们假设两条训练样本分为 

1.问：A 答：xx

2.问: A 答：xx 问: B 答：xx  问: C 答：xx

则session级别训练影响梯度为 (Ga+(Ga + Gb + Gc)/3 )/2。对 A，B，C影响的权重分别为，2/3 1/6 1/6。

拆开训练为 (Ga+Ga+ (Ga + Gb)/2 +(Ga + Gb + Gc)/3)/4。对 A，B，C影响的权重分别为，17/24 5/24 1/12。

从上面的权重分布来看，session级别靠后的轮次影响权重要比拆开更大。这也是更合理的，因为大部分场景下，开场白都是趋同和重复的。

一点小福利，以上面试题对应的ChatGLM2-6B 微调完整的代码地址为：

https://github.com/SpongebBob/Finetune-ChatGLM2-6B

实现了对于 ChatGLM2-6B 模型的全参数微调，主要改进点在多轮对话的交互组织方面，使用了更高效的session级别高效训练，训练效果相比原版ChatGLM-6B有较大提升。

这可能是目前全网效果最好的ChatGLM2-6B全参数微调代码。

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