自定义模型组件
自定义模型的另一种方式是修改其组件,而不是完全编写一个新模型,从而将模型调整到适合您的特定用例。例如,您可以添加新的层,或优化架构中的注意力机制。这些自定义直接应用于 Transformers 模型,因此您可以继续使用诸如 Trainer、PreTrainedModel 以及 PEFT 库等功能。
本指南将展示如何自定义模型的注意力机制,以便对其应用 低秩适应(LoRA)。
clear_import_cache 工具在迭代修改和开发模型代码时非常有用。它会清除所有已缓存的 Transformers 模块,使 Python 能够重新加载修改后的代码,而无需不断重启环境。
from transformers import AutoModel from transformers.utils.import_utils import clear_import_cache model = AutoModel.from_pretrained("bert-base-uncased") # modifications to model code # clear cache to reload modified code clear_import_cache() # re-import to use updated code model = AutoModel.from_pretrained("bert-base-uncased")
Attention 类
Segment Anything 是一个图像分割模型,其注意力机制中使用了查询-键-值(qkv)投影。为了减少可训练参数数量和计算开销,您可以对 qkv 投影应用 LoRA。这需要拆分 qkv 投影,以便分别针对 q 和 v 应用 LoRA。
- 通过继承原始的
SamVisionAttention类,创建一个自定义的注意力类SamVisionAttentionSplit。在__init__中,删除合并的qkv,并为q、k和v分别创建独立的线性层。
import torch
import torch.nn as nn
from transformers.models.sam.modeling_sam import SamVisionAttention
class SamVisionAttentionSplit(SamVisionAttention, nn.Module):
def __init__(self, config, window_size):
super().__init__(config, window_size)
# remove combined qkv
del self.qkv
# separate q, k, v projections
self.q = nn.Linear(config.hidden_size, config.hidden_size, bias=config.qkv_bias)
self.k = nn.Linear(config.hidden_size, config.hidden_size, bias=config.qkv_bias)
self.v = nn.Linear(config.hidden_size, config.hidden_size, bias=config.qkv_bias)
self._register_load_state_dict_pre_hook(self.split_q_k_v_load_hook)split_q_k_v_load_hook函数在加载模型时,将预训练的qkv权重拆分为独立的q、k和v权重,以确保与任何预训练模型兼容。
def split_q_k_v_load_hook(self, state_dict, prefix, *args):
keys_to_delete = []
for key in list(state_dict.keys()):
if "qkv." in key:
# split q, k, v from the combined projection
q, k, v = state_dict[key].chunk(3, dim=0)
# replace with individual q, k, v projections
state_dict[key.replace("qkv.", "q.")] = q
state_dict[key.replace("qkv.", "k.")] = k
state_dict[key.replace("qkv.", "v.")] = v
# mark the old qkv key for deletion
keys_to_delete.append(key)
# remove old qkv keys
for key in keys_to_delete:
del state_dict[key]- 在
forward前向传播中,q、k和v是分别计算的,而注意力机制的其余部分保持不变。
def forward(self, hidden_states: torch.Tensor, output_attentions=False) -> torch.Tensor:
batch_size, height, width, _ = hidden_states.shape
qkv_shapes = (batch_size * self.num_attention_heads, height * width, -1)
query = self.q(hidden_states).reshape((batch_size, height * width,self.num_attention_heads, -1)).permute(0,2,1,3).reshape(qkv_shapes)
key = self.k(hidden_states).reshape((batch_size, height * width,self.num_attention_heads, -1)).permute(0,2,1,3).reshape(qkv_shapes)
value = self.v(hidden_states).reshape((batch_size, height * width,self.num_attention_heads, -1)).permute(0,2,1,3).reshape(qkv_shapes)
attn_weights = (query * self.scale) @ key.transpose(-2, -1)
attn_weights = torch.nn.functional.softmax(attn_weights, dtype=torch.float32, dim=-1).to(query.dtype)
attn_probs = nn.functional.dropout(attn_weights, p=self.dropout, training=self.training)
attn_output = (attn_probs @ value).reshape(batch_size, self.num_attention_heads, height, width, -1)
attn_output = attn_output.permute(0, 2, 3, 1, 4).reshape(batch_size, height, width, -1)
attn_output = self.proj(attn_output)
if output_attentions:
outputs = (attn_output, attn_weights)
else:
outputs = (attn_output, None)
return outputs将自定义的 SamVisionAttentionSplit 类分配给原始模型的 SamVisionAttention 模块以将其替换。模型中所有 SamVisionAttention 的实例都会被替换为拆分注意力版本。
在调用 from_pretrained() 之前替换该类。加载钩子仅在检查点加载期间运行,因此在已加载的模型上替换模块会导致新的 q、k 和 v 层保持随机初始化状态。
from transformers import SamModel
from transformers.models.sam import modeling_sam
# replace the attention class the vision layers instantiate
modeling_sam.SAM_VISION_ATTENTION_CLASSES["eager"] = SamVisionAttentionSplit
# load the pretrained SAM model, the hook splits the qkv weights during loading
model = SamModel.from_pretrained("facebook/sam-vit-base", attn_implementation="eager")LoRA
当 q、k 和 v 投影相互独立时,对 q 和 v 应用 LoRA。
创建一个 LoraConfig,并指定秩 r、lora_alpha、lora_dropout、task_type,以及最重要的,要针对的模块。
from peft import LoraConfig, get_peft_model
config = LoraConfig(
r=16,
lora_alpha=32,
# apply LoRA to q and v
target_modules=["q", "v"],
lora_dropout=0.1,
task_type="FEATURE_EXTRACTION"
)将模型和 LoraConfig 传递给 get_peft_model,以将 LoRA 应用于该模型。
model = get_peft_model(model, config)
调用 print_trainable_parameters 以查看训练后的参数数量与总参数数量的对比。
model.print_trainable_parameters()
"trainable params: 589,824 || all params: 94,274,096 || trainable%: 0.6256"