Les modèles linguistiques à grande échelle (LLM) ont démontré des capacités convaincantes dans de nombreuses tâches importantes, notamment la compréhension du langage naturel, la génération de langages et le raisonnement complexe, et ont eu un impact profond sur la société. Cependant, ces capacités exceptionnelles nécessitent des ressources de formation importantes (illustrées dans l’image de gauche) et de longs temps d’inférence (illustrés dans l’image de droite). Les chercheurs doivent donc développer des moyens techniques efficaces pour résoudre leurs problèmes d’efficacité.
De plus, comme on peut le voir sur le côté droit de la figure, certains LLM (Language Models) efficaces tels que Mistral-7B ont été utilisés avec succès dans la conception et le déploiement de LLM. Ces LLM efficaces peuvent réduire considérablement l'utilisation de la mémoire d'inférence et réduire la latence d'inférence tout en conservant une précision similaire à celle du LLaMA1-33B. Cela montre qu'il existe déjà des méthodes réalisables et efficaces qui ont été appliquées avec succès à la conception et à l'utilisation des LLM.
Dans cette revue, des chercheurs de l'Ohio State University, de l'Imperial College, de la Michigan State University, de l'Université du Michigan, d'Amazon, de Google, de Boson AI et de Microsoft Asia Research fournissent un aperçu de la recherche sur les LLM efficaces. étude du système. Ils ont divisé les technologies existantes pour optimiser l'efficacité des LLM en trois catégories, notamment centrées sur le modèle, centrées sur les données et centrées sur le framework, et ont résumé et discuté des technologies connexes les plus avancées.
Afin d'organiser facilement les articles impliqués dans l'examen et de les tenir à jour, le chercheur a créé un référentiel GitHub et le maintient activement. Ils espèrent que ce référentiel aidera les chercheurs et les praticiens à comprendre systématiquement la recherche et le développement de LLM efficaces et les incitera à contribuer à ce domaine important et passionnant.
L'URL de l'entrepôt est https://github.com/AIoT-MLSys-Lab/Efficient-LLMs-Survey. Dans ce référentiel, vous pouvez trouver du contenu lié à une enquête sur les systèmes d'apprentissage automatique efficaces et à faible consommation. Ce référentiel fournit des articles de recherche, du code et de la documentation pour aider les utilisateurs à mieux comprendre et explorer les systèmes d'apprentissage automatique efficaces et à faible consommation. Si ce domaine vous intéresse, vous pouvez obtenir plus d’informations en visitant ce référentiel.
Une approche centrée sur le modèle se concentre sur des techniques efficaces au niveau de l'algorithme et du système, où le modèle lui-même est au centre. Étant donné que les LLM comportent des milliards, voire des milliards de paramètres et présentent des caractéristiques uniques telles que l’émergence par rapport aux modèles à plus petite échelle, de nouvelles techniques doivent être développées pour optimiser l’efficacité des LLM. Cet article examine en détail cinq catégories de méthodes centrées sur le modèle, notamment la compression de modèle, un pré-entraînement efficace, un réglage fin efficace, une inférence efficace et une conception efficace d'architecture de modèle.
1. Dans le domaine de l’apprentissage automatique, la taille du modèle est souvent une considération importante. Les modèles plus grands nécessitent souvent plus d'espace de stockage et de ressources informatiques, et peuvent rencontrer des limitations lorsqu'ils sont exécutés sur des appareils mobiles. Par conséquent, la compression du modèle est une technique couramment utilisée pour réduire la taille du modèle. Les techniques de compression de modèle sont principalement divisées en quatre catégories : la quantification, l'élagage des paramètres, l'estimation de bas rang et la distillation des connaissances (voir la figure ci-dessous), parmi lesquelles la quantification. compressera les poids ou les valeurs d'activation du modèle de haute précision à faible précision. L'élagage des paramètres recherchera et supprimera les parties les plus redondantes des poids du modèle. L'estimation de bas rang convertira la matrice de poids du modèle en plusieurs bas-rangs. classer les petites matrices.La distillation des produits et des connaissances utilise directement un grand modèle pour former un petit modèle, de sorte que le petit modèle ait la capacité de remplacer le grand modèle lors de l'exécution de certaines tâches.
2. Une pré-formation efficace
Le coût des LLM de pré-formation est très cher. Une pré-formation efficace vise à améliorer l’efficacité et à réduire le coût du processus de pré-formation pour les LLM. Une pré-formation efficace peut être divisée en une accélération de précision mixte, une mise à l'échelle du modèle, une technologie d'initialisation, des stratégies d'optimisation et une accélération au niveau du système.
L'accélération de précision mixte améliore l'efficacité du pré-entraînement en calculant les gradients, les poids et les activations à l'aide de poids de faible précision, puis en les reconvertissant en haute précision et en les appliquant pour mettre à jour les poids d'origine. La mise à l'échelle du modèle accélère la convergence avant la formation et réduit les coûts de formation en utilisant les paramètres des petits modèles pour passer aux grands modèles. La technologie d'initialisation accélère la convergence du modèle en concevant la valeur d'initialisation du modèle. La stratégie d'optimisation se concentre sur la conception d'optimiseurs légers pour réduire la consommation de mémoire lors de la formation du modèle. L'accélération au niveau du système utilise des technologies distribuées et autres pour accélérer la pré-formation du modèle à partir du niveau du système.
3. Un réglage fin efficace
Un réglage fin efficace est conçu pour améliorer l'efficacité du processus de réglage fin des LLM. Les technologies de réglage fin efficaces courantes sont divisées en deux catégories, l'une est un réglage fin efficace basé sur des paramètres et l'autre est un réglage fin efficace en termes de mémoire.
Parameter Efficient Fine-Tuning (PEFT) vise à adapter le LLM aux tâches en aval en gelant l'ensemble du squelette du LLM et en mettant à jour uniquement un petit ensemble de paramètres supplémentaires. Dans cet article, nous avons divisé le PEFT en un réglage fin basé sur un adaptateur, une adaptation de bas rang, un réglage fin du préfixe et un réglage fin des mots d'invite.
Le réglage fin efficace basé sur la mémoire se concentre sur la réduction de la consommation de mémoire pendant tout le processus de réglage fin du LLM, comme la réduction de la mémoire consommée par l'état de l'optimiseur et les valeurs d'activation.
4. Raisonnement efficace
Le raisonnement efficace vise à améliorer l'efficacité du processus d'inférence des LLM. Les chercheurs divisent les technologies de raisonnement à haute efficacité courantes en deux catégories : l’une est l’accélération du raisonnement au niveau de l’algorithme et l’autre est l’accélération du raisonnement au niveau du système.
L'accélération d'inférence au niveau de l'algorithme peut être divisée en deux catégories : le décodage spéculatif et l'optimisation du cache KV. Le décodage spéculatif accélère le processus d'échantillonnage en calculant les jetons en parallèle à l'aide d'un modèle préliminaire plus petit afin de créer des préfixes spéculatifs pour le modèle cible plus grand. KV - L'optimisation du cache fait référence à l'optimisation du calcul répété des paires clé-valeur (KV) pendant le processus d'inférence des LLM.
L'accélération de l'inférence au niveau du système consiste à optimiser le nombre d'accès à la mémoire sur le matériel spécifié, à augmenter la quantité de parallélisme des algorithmes, etc. pour accélérer l'inférence LLM.
5. Conception d'architecture de modèle efficace
La conception d'architecture efficace pour les LLM fait référence à l'optimisation stratégique de la structure du modèle et du processus de calcul pour améliorer les performances et l'évolutivité tout en minimisant le LF. Nous divisons la conception d'architectures de modèles efficaces en quatre grandes catégories en fonction du type de modèle : les modules d'attention efficaces, les modèles experts hybrides, les grands modèles à texte long et les architectures pouvant remplacer les transformateurs.
Le module d'attention efficace vise à optimiser les calculs complexes et l'utilisation de la mémoire dans le module d'attention. Le modèle expert hybride (MoE) remplace les décisions de raisonnement de certains modules de LLM par plusieurs petits modèles experts pour obtenir une parcimonie globale, à long terme. Les grands modèles de texte sont des LLM spécialement conçus pour traiter efficacement des textes ultra-longs. L'architecture qui peut remplacer le transformateur réduit la complexité du modèle et atteint des capacités de raisonnement comparables à l'architecture post-transformateur en repensant l'architecture du modèle.
L'approche centrée sur les données se concentre sur le rôle de la qualité et de la structure des données dans l'amélioration de l'efficacité des LLM. Dans cet article, les chercheurs discutent en détail de deux types de méthodes centrées sur les données, notamment la sélection de données et l'ingénierie des mots indicateurs.
1. Sélection des données
La sélection des données LLM vise à nettoyer et sélectionner les données de pré-entraînement/affinage, telles que la suppression des données redondantes et invalides, pour accélérer le processus de formation.
2. Ingénierie de mots rapides
L'ingénierie de mots rapides guide les LLM pour générer les résultats souhaités en concevant des entrées efficaces (mots rapides). Son efficacité réside dans le fait qu'elle peut atteindre et après un réglage fastidieux des performances considérables du modèle. . Les chercheurs divisent les technologies courantes d’ingénierie de mots d’invite en trois grandes catégories : l’ingénierie de mots d’invite à partir de quelques échantillons, la compression de mots d’invite et la génération de mots d’invite.
L'ingénierie de mots rapides à quelques exemples fournit à LLM un ensemble limité d'exemples pour guider sa compréhension des tâches qui doivent être effectuées. La compression des mots d'invite accélère le traitement des entrées par les LLM en compressant les entrées ou l'apprentissage d'invites longues et en utilisant des représentations d'invite. La génération de mots rapides vise à créer automatiquement des invites efficaces qui guident le modèle pour générer des réponses spécifiques et pertinentes, plutôt que d'utiliser des données annotées manuellement.
Les chercheurs ont étudié les frameworks LLM efficaces récemment populaires et ont répertorié les tâches efficaces qu'ils peuvent optimiser, y compris la pré-formation, le réglage fin et l'inférence (comme suit) comme montré sur la figure).
Dans cette enquête, les chercheurs vous proposent une revue systématique des LLM efficaces, qui est un domaine de recherche important dédié à rendre les LLM plus démocratisés. Ils commencent par expliquer pourquoi des LLM efficaces sont nécessaires. Dans un cadre ordonné, cet article étudie les technologies efficaces au niveau algorithmique et au niveau système des LLM du point de vue respectivement centré sur le modèle, centré sur les données et centré sur le cadre.
Les chercheurs pensent que l'efficacité jouera un rôle de plus en plus important dans les LLM et les systèmes orientés LLM. Ils espèrent que cette enquête aidera les chercheurs et les praticiens à entrer rapidement dans ce domaine et servira de catalyseur pour stimuler de nouvelles recherches sur les LLM efficaces.
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