Hugging Face Transformers ve QLoRA'yı kullanarak Gemma'yı Görsel Görevler için hassas ayarlama

ai.google.dev'de görüntüle Google Colab'de çalıştırma Kaggle'da çalıştırma Vertex AI'da aç Kaynağı GitHub'da görüntüleyin

Bu kılavuzda, Hugging Face Transformers ve TRL kullanarak bir görme görevi (ürün açıklamaları oluşturma) için Gemma'yı özel bir resim ve metin veri kümesinde nasıl ince ayarlayacağınız açıklanmaktadır. Öğrenecekleriniz:

  • Kuantize Düşük Dereceli Adaptasyon (QLoRA) nedir?
  • Geliştirme ortamını kurma
  • İnce ayar veri kümesini oluşturma ve hazırlama
  • TRL ve SFTTrainer'ı kullanarak Gemma'ya ince ayar yapma
  • Model çıkarımını test edin ve resimler ile metinlerden ürün açıklamaları oluşturun.

Kuantize Düşük Dereceli Adaptasyon (QLoRA) nedir?

Bu kılavuzda, yüksek performansı korurken işlem kaynağı gereksinimlerini azalttığı için LLM'lerin verimli bir şekilde ince ayarını yapmaya yönelik popüler bir yöntem olarak ortaya çıkan Quantized Low-Rank Adaptation (QLoRA)'nın kullanımı gösterilmektedir. QloRA'da önceden eğitilmiş model 4 bit'e nicelleştirilir ve ağırlıklar dondurulur. Ardından, eğitilebilir uyarlanabilir katmanlar (LoRA) eklenir ve yalnızca uyarlanabilir katmanlar eğitilir. Daha sonra, bağdaştırıcı ağırlıkları temel modelle birleştirilebilir veya ayrı bir bağdaştırıcı olarak tutulabilir.

Geliştirme ortamını kurma

İlk adım, açık modeli ince ayarlamak için TRL ve veri kümeleri de dahil olmak üzere Hugging Face kitaplıklarını yüklemektir.

# Install Pytorch & other libraries
%pip install torch tensorboard torchvision

# Install Transformers
%pip install transformers

# Install Hugging Face libraries
%pip install datasets accelerate evaluate bitsandbytes trl peft protobuf pillow sentencepiece

# COMMENT IN: if you are running on a GPU that supports BF16 data type and flash attn, such as NVIDIA L4 or NVIDIA A100
#%pip install flash-attn

Not: Ampere mimarisine sahip bir GPU (ör. NVIDIA L4) veya daha yeni bir GPU kullanıyorsanız Flash dikkatini kullanabilirsiniz. Flash Attention, hesaplamaları önemli ölçüde hızlandıran ve bellek kullanımını sıra uzunluğunda kareselden doğrusal hale getiren bir yöntemdir. Bu sayede eğitim 3 kata kadar hızlandırılabilir. Daha fazla bilgiyi FlashAttention sayfasında bulabilirsiniz.

Modelinizi yayınlamak için geçerli bir Hugging Face jetonuna ihtiyacınız vardır. Google Colab'de çalışıyorsanız Colab sırlarını kullanarak Hugging Face jetonunuzu güvenli bir şekilde kullanabilirsiniz. Aksi takdirde, jetonu doğrudan login yönteminde ayarlayabilirsiniz. Eğitim sırasında modelinizi Hub'a aktaracağınız için jetonunuzun yazma erişimine de sahip olduğundan emin olun.

# Login into Hugging Face Hub
from huggingface_hub import login
login()

İnce ayar veri kümesini oluşturma ve hazırlama

Büyük dil modellerini ince ayarlarken kullanım alanınızı ve çözmek istediğiniz görevi bilmeniz önemlidir. Bu sayede, modelinizi ince ayarlamak için bir veri kümesi oluşturabilirsiniz. Kullanım alanınızı henüz tanımlamadıysanız tekrar planlama aşamasına dönmek isteyebilirsiniz.

Örneğin, bu kılavuzda aşağıdaki kullanım alanı ele alınmıştır:

  • Bir e-ticaret platformu için kısa ve SEO'ya uygun ürün açıklamaları oluşturmak üzere Gemma modelini hassaslaştırma (özellikle mobil arama için uyarlanmıştır).

Bu kılavuzda, ürün resimleri ve kategorileri de dahil olmak üzere Amazon ürün açıklamalarından oluşan bir veri kümesi olan philschmid/amazon-product-descriptions-vlm veri kümesi kullanılmaktadır.

Hugging Face TRL, çok formatlı sohbetleri destekler. Önemli kısım, işleme sınıfına resmi yüklemesi gerektiğini söyleyen "image" rolüdür. Yapı şu şekilde olmalıdır:

{"messages": [{"role": "system", "content": [{"type": "text", "text":"You are..."}]}, {"role": "user", "content": [{"type": "text", "text": "..."}, {"type": "image"}]}, {"role": "assistant", "content": [{"type": "text", "text": "..."}]}]}
{"messages": [{"role": "system", "content": [{"type": "text", "text":"You are..."}]}, {"role": "user", "content": [{"type": "text", "text": "..."}, {"type": "image"}]}, {"role": "assistant", "content": [{"type": "text", "text": "..."}]}]}
{"messages": [{"role": "system", "content": [{"type": "text", "text":"You are..."}]}, {"role": "user", "content": [{"type": "text", "text": "..."}, {"type": "image"}]}, {"role": "assistant", "content": [{"type": "text", "text": "..."}]}]}

Artık veri kümesini yüklemek ve resim, ürün adı ve kategoriyi birleştirmek için bir istem şablonu oluşturup sistem mesajı eklemek üzere Hugging Face Datasets kitaplığını kullanabilirsiniz. Veri kümesi, Pil.Image nesneleri olarak resimler içerir.

from datasets import load_dataset
from PIL import Image

# System message for the assistant
system_message = "You are an expert product description writer for Amazon."

# User prompt that combines the user query and the schema
user_prompt = """Create a Short Product description based on the provided <PRODUCT> and <CATEGORY> and image.
Only return description. The description should be SEO optimized and for a better mobile search experience.

<PRODUCT>
{product}
</PRODUCT>

<CATEGORY>
{category}
</CATEGORY>
"""

# Convert dataset to OAI messages
def format_data(sample):
    return {
        "messages": [
            {
                "role": "system",
                #"content": [{"type": "text", "text": system_message}],
                "content": system_message,
            },
            {
                "role": "user",
                "content": [
                    {
                        "type": "text",
                        "text": user_prompt.format(
                            product=sample["Product Name"],
                            category=sample["Category"],
                        ),
                    },
                    {
                        "type": "image",
                        "image": sample["image"],
                    },
                ],
            },
            {
                "role": "assistant",
                "content": [{"type": "text", "text": sample["description"]}],
            },
        ],
    }

def process_vision_info(messages: list[dict]) -> list[Image.Image]:
    image_inputs = []
    # Iterate through each conversation
    for msg in messages:
        # Get content (ensure it's a list)
        content = msg.get("content", [])
        if not isinstance(content, list):
            content = [content]

        # Check each content element for images
        for element in content:
            if isinstance(element, dict) and (
                "image" in element or element.get("type") == "image"
            ):
                # Get the image and convert to RGB
                if "image" in element:
                    image = element["image"]
                else:
                    image = element
                image_inputs.append(image.convert("RGB"))
    return image_inputs

# Load dataset from the hub
dataset = load_dataset("philschmid/amazon-product-descriptions-vlm", split="train")
dataset = dataset.train_test_split(test_size=0.1)

# Convert dataset to OAI messages
# need to use list comprehension to keep Pil.Image type, .mape convert image to bytes
dataset_train = [format_data(sample) for sample in dataset["train"]]
dataset_test = [format_data(sample) for sample in dataset["test"]]

print(dataset_train[345]["messages"])
README.md: 0.00B [00:00, ?B/s]
data/train-00000-of-00001.parquet:   0%|          | 0.00/47.6M [00:00<?, ?B/s]
Generating train split:   0%|          | 0/1345 [00:00<?, ? examples/s]
[{'role': 'system', 'content': 'You are an expert product description writer for Amazon.'}, {'role': 'user', 'content': [{'type': 'text', 'text': "Create a Short Product description based on the provided <PRODUCT> and <CATEGORY> and image.\nOnly return description. The description should be SEO optimized and for a better mobile search experience.\n\n<PRODUCT>\nRazor Agitator BMX/Freestyle Bike, 20-Inch\n</PRODUCT>\n\n<CATEGORY>\nSports & Outdoors | Outdoor Recreation | Cycling | Kids' Bikes & Accessories | Kids' Bikes\n</CATEGORY>\n"}, {'type': 'image', 'image': <PIL.JpegImagePlugin.JpegImageFile image mode=RGB size=500x413 at 0x7B7250181790>}]}, {'role': 'assistant', 'content': [{'type': 'text', 'text': 'Conquer the streets with the Razor Agitator BMX Bike! This 20-inch freestyle bike is built for young riders ready to take on any challenge. Durable frame, responsive handling – perfect for tricks and cruising.  Get yours today!'}]}]

TRL ve SFTTrainer'ı kullanarak Gemma'ya ince ayar yapma

Artık modelinizi ince ayarlamaya hazırsınız. Hugging Face TRL SFTTrainer, açık LLM'lerin ince ayarını denetlemeyi kolaylaştırır. SFTTrainer, transformers kitaplığındaki Trainer sınıfının bir alt sınıfıdır ve günlük kaydı, değerlendirme ve kontrol noktası oluşturma dahil olmak üzere aynı özelliklerin tümünü destekler. Bununla birlikte, aşağıdakiler gibi ek kullanım kolaylığı özellikleri de sunar:

  • Sohbet ve talimat biçimleri de dahil olmak üzere veri kümesi biçimlendirme
  • Yalnızca tamamlama konusunda eğitim, istemleri yoksayma
  • Daha verimli eğitim için veri kümelerini paketleme
  • QloRA dahil olmak üzere parametrelerin verimli şekilde kullanıldığı ayarlama (PEFT) desteği
  • Modeli ve belirteçleştiriciyi, sohbet için ince ayar yapmaya hazırlama (ör. özel belirteçler ekleme)

Aşağıdaki kod, Gemma modelini ve belirteçleştiriciyi Hugging Face'ten yükler ve nicemleme yapılandırmasını başlatır.

import torch
from transformers import AutoProcessor, AutoModelForImageTextToText, BitsAndBytesConfig

# Hugging Face model id
model_id = "google/gemma-4-E2B" # @param ["google/gemma-4-E2B","google/gemma-4-E4B"] {"allow-input":true}

# Check if GPU benefits from bfloat16
if torch.cuda.get_device_capability()[0] < 8:
    raise ValueError("GPU does not support bfloat16, please use a GPU that supports bfloat16.")

# Define model init arguments
model_kwargs = dict(
    dtype=torch.bfloat16, # What torch dtype to use, defaults to auto
    device_map="auto", # Let torch decide how to load the model
)

# BitsAndBytesConfig int-4 config
model_kwargs["quantization_config"] = BitsAndBytesConfig(
    load_in_4bit=True,
    bnb_4bit_use_double_quant=True,
    bnb_4bit_quant_type="nf4",
    bnb_4bit_compute_dtype=model_kwargs["dtype"],
    bnb_4bit_quant_storage=model_kwargs["dtype"],
)

# Load model and tokenizer
model = AutoModelForImageTextToText.from_pretrained(model_id, **model_kwargs)
processor = AutoProcessor.from_pretrained("google/gemma-4-E2B-it") # Load the Instruction Tokenizer to use the official Gemma template
config.json: 0.00B [00:00, ?B/s]
model.safetensors:   0%|          | 0.00/10.2G [00:00<?, ?B/s]
Loading weights:   0%|          | 0/2011 [00:00<?, ?it/s]
generation_config.json:   0%|          | 0.00/149 [00:00<?, ?B/s]
processor_config.json: 0.00B [00:00, ?B/s]
chat_template.jinja: 0.00B [00:00, ?B/s]
config.json: 0.00B [00:00, ?B/s]
tokenizer_config.json: 0.00B [00:00, ?B/s]
tokenizer.json:   0%|          | 0.00/32.2M [00:00<?, ?B/s]

SFTTrainer, peft ile yerleşik entegrasyonu destekler. Bu sayede, QLoRA kullanarak LLM'leri verimli bir şekilde ayarlamak kolaylaşır. Yalnızca bir LoraConfig oluşturup eğitmenle paylaşmanız gerekir.

from peft import LoraConfig

peft_config = LoraConfig(
    lora_alpha=16,
    lora_dropout=0.05,
    r=16,
    bias="none",
    target_modules="all-linear",
    task_type="CAUSAL_LM",
    modules_to_save=["lm_head", "embed_tokens"], # make sure to save the lm_head and embed_tokens as you train the special tokens
    ensure_weight_tying=True,
)

Eğitiminize başlamadan önce, kullanmak istediğiniz hiperparametreleri SFTConfig içinde ve görüntü işlemeyi yönetecek özel bir collate_fn içinde tanımlamanız gerekir. collate_fn, metin ve resim içeren mesajları modelin anlayabileceği bir biçime dönüştürür.

from trl import SFTConfig

args = SFTConfig(
    output_dir="gemma-product-description",     # directory to save and repository id
    num_train_epochs=3,                         # number of training epochs
    per_device_train_batch_size=1,              # batch size per device during training
    optim="adamw_torch_fused",                  # use fused adamw optimizer
    logging_steps=5,                            # log every 5 steps
    save_strategy="epoch",                      # save checkpoint every epoch
    eval_strategy="epoch",                      # evaluate checkpoint every epoch
    learning_rate=2e-4,                         # learning rate, based on QLoRA paper
    bf16=True,                                  # use bfloat16 precision
    max_grad_norm=0.3,                          # max gradient norm based on QLoRA paper
    lr_scheduler_type="constant",               # use constant learning rate scheduler
    push_to_hub=True,                           # push model to hub
    report_to="tensorboard",                    # report metrics to tensorboard
    dataset_text_field="",                      # need a dummy field for collator
    dataset_kwargs={"skip_prepare_dataset": True}, # important for collator
    remove_unused_columns = False               # important for collator
)

# Create a data collator to encode text and image pairs
def collate_fn(examples):
    texts = []
    images = []
    for example in examples:
        image_inputs = process_vision_info(example["messages"])
        text = processor.apply_chat_template(
            example["messages"], add_generation_prompt=False, tokenize=False
        )
        texts.append(text.strip())
        images.append(image_inputs)

    # Tokenize the texts and process the images
    batch = processor(text=texts, images=images, return_tensors="pt", padding=True)

    # The labels are the input_ids, and we mask the padding tokens and image tokens in the loss computation
    labels = batch["input_ids"].clone()

    # Mask tokens for not being used in the loss computation
    labels[labels == processor.tokenizer.pad_token_id] = -100
    labels[labels == processor.tokenizer.boi_token_id] = -100
    labels[labels == processor.tokenizer.image_token_id] = -100
    labels[labels == processor.tokenizer.eoi_token_id] = -100

    batch["labels"] = labels
    return batch

Artık modelinizin eğitimine başlamak için SFTTrainer oluşturmak üzere ihtiyacınız olan tüm yapı taşlarına sahipsiniz.

from trl import SFTTrainer

# Create Trainer object
trainer = SFTTrainer(
    model=model,
    args=args,
    train_dataset=dataset_train,
    eval_dataset=dataset_test,
    peft_config=peft_config,
    processing_class=processor,
    data_collator=collate_fn,
)

train() yöntemini çağırarak eğitime başlayın.

# Start training, the model will be automatically saved to the Hub and the output directory
trainer.train()

# Save the final model again to the Hugging Face Hub
trainer.save_model()
The tokenizer has new PAD/BOS/EOS tokens that differ from the model config and generation config. The model config and generation config were aligned accordingly, being updated with the tokenizer's values. Updated tokens: {'eos_token_id': 1, 'bos_token_id': 2, 'pad_token_id': 0}.

Modelinizi test etmeden önce belleği boşalttığınızdan emin olun.

# free the memory again
del model
del trainer
torch.cuda.empty_cache()

QLoRA kullanırken yalnızca bağdaştırıcıları eğitirsiniz, modelin tamamını eğitmezsiniz. Bu, eğitim sırasında modeli kaydederken yalnızca bağdaştırıcı ağırlıklarını kaydettiğiniz ve modelin tamamını kaydetmediğiniz anlamına gelir. vLLM veya TGI gibi sunum yığınlarıyla kullanmayı kolaylaştıran tam modeli kaydetmek istiyorsanız merge_and_unload yöntemini kullanarak bağdaştırıcı ağırlıklarını model ağırlıklarıyla birleştirebilir, ardından save_pretrained yöntemiyle modeli kaydedebilirsiniz. Bu işlem, çıkarım için kullanılabilecek bir varsayılan modeli kaydeder.

from peft import PeftModel

# Load Model base model
model = AutoModelForImageTextToText.from_pretrained(model_id, low_cpu_mem_usage=True)

# Merge LoRA and base model and save
peft_model = PeftModel.from_pretrained(model, args.output_dir)
merged_model = peft_model.merge_and_unload()
merged_model.save_pretrained("merged_model", safe_serialization=True, max_shard_size="2GB")

processor = AutoProcessor.from_pretrained(args.output_dir)
processor.save_pretrained("merged_model")
Loading weights:   0%|          | 0/2011 [00:00<?, ?it/s]
Writing model shards:   0%|          | 0/5 [00:00<?, ?it/s]
['merged_model/processor_config.json']

Model çıkarımını test etme ve ürün açıklamaları oluşturma

Eğitim tamamlandıktan sonra modelinizi değerlendirip test etmeniz gerekir. Test veri kümesinden farklı örnekler yükleyebilir ve modeli bu örnekler üzerinde değerlendirebilirsiniz.

model_id = "merged_model"

# Load Model with PEFT adapter
model = AutoModelForImageTextToText.from_pretrained(
  model_id,
  device_map="auto",
  dtype="auto",
)
processor = AutoProcessor.from_pretrained(model_id)
Loading weights:   0%|          | 0/2012 [00:00<?, ?it/s]
The tied weights mapping and config for this model specifies to tie model.language_model.embed_tokens.weight to lm_head.weight, but both are present in the checkpoints with different values, so we will NOT tie them. You should update the config with `tie_word_embeddings=False` to silence this warning.

Ürün adı, kategori ve resim sağlayarak çıkarımı test edebilirsiniz. sample, Marvel karakterlerinin aksiyon figürlerini içerir.

import requests
from PIL import Image

# Test sample with Product Name, Category and Image
sample = {
  "product_name": "Hasbro Marvel Avengers-Serie Marvel Assemble Titan-Held, Iron Man, 30,5 cm Actionfigur",
  "category": "Toys & Games | Toy Figures & Playsets | Action Figures",
  "image": Image.open(requests.get("https://m.media-amazon.com/images/I/81+7Up7IWyL._AC_SY300_SX300_.jpg", stream=True).raw).convert("RGB")
}

def generate_description(sample, model, processor):
    # Convert sample into messages and then apply the chat template
    messages = [
        {"role": "system", "content": system_message},
        {"role": "user", "content": [
            {"type": "image","image": sample["image"]},
            {"type": "text", "text": user_prompt.format(product=sample["product_name"], category=sample["category"])},
        ]},
    ]
    text = processor.apply_chat_template(
        messages, tokenize=False, add_generation_prompt=True
    )
    print(text)
    # Process the image and text
    image_inputs = process_vision_info(messages)
    # Tokenize the text and process the images
    inputs = processor(
        text=[text],
        images=image_inputs,
        padding=True,
        return_tensors="pt",
    )
    # Move the inputs to the device
    inputs = inputs.to(model.device)

    # Generate the output
    stop_token_ids = [processor.tokenizer.eos_token_id, processor.tokenizer.convert_tokens_to_ids("<turn|>")]
    generated_ids = model.generate(**inputs, max_new_tokens=256, top_p=1.0, do_sample=True, temperature=0.8, eos_token_id=stop_token_ids, disable_compile=True)
    # Trim the generation and decode the output to text
    generated_ids_trimmed = [out_ids[len(in_ids) :] for in_ids, out_ids in zip(inputs.input_ids, generated_ids)]
    output_text = processor.batch_decode(
        generated_ids_trimmed, skip_special_tokens=True, clean_up_tokenization_spaces=False
    )
    return output_text[0]

# generate the description
description = generate_description(sample, model, processor)
print("MODEL OUTPUT>> \n")
print(description)
<bos><|turn>system
You are an expert product description writer for Amazon.<turn|>
<|turn>user


<|image|>

Create a Short Product description based on the provided <PRODUCT> and <CATEGORY> and image.
Only return description. The description should be SEO optimized and for a better mobile search experience.

<PRODUCT>
Hasbro Marvel Avengers-Serie Marvel Assemble Titan-Held, Iron Man, 30,5 cm Actionfigur
</PRODUCT>

<CATEGORY>
Toys & Games | Toy Figures & Playsets | Action Figures
</CATEGORY><turn|>
<|turn>model

MODEL OUTPUT>> 

Enhance your collection with the Marvel Avengers - Avengers Assemble Ultron-Comforter Set! This soft and cuddly blanket and pillowcase feature everyone's favorite Avengers, Iron Man, and his loyal companion War Machine. Officially licensed by Marvel.  Bring home the heroic team!

Özet ve sonraki adımlar

Bu eğitimde, özellikle ürün açıklamaları oluşturmak için TRL ve QLoRA kullanarak bir Gemma modelinin görme görevleri için nasıl ince ayarlanacağı ele alındı. Ardından aşağıdaki dokümanlara göz atın: