RecurrentGemma mit JAX und Flax optimieren

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In dieser Anleitung wird gezeigt, wie Sie das RecurrentGemma 2B Instruct-Modell für eine englischsprachige Übersetzungsaufgabe mithilfe der recurrentgemma-Bibliothek von Google DeepMind, JAX (einer hochleistungsfähigen numerischen Rechenbibliothek), Flax (der JAX-basierten neuronalen Netzwerkbibliothek), Chex (einer Bibliothek mit Dienstprogrammen zum Schreiben von zuverlässigem JAXOpt-Code und der JAX-Farbverlauf-Optimierungsbibliothek – MTax – Translation, der JAX-Farbverlauf-Optimierungs-Bibliothek anpassen. Obwohl Flax in diesem Notebook nicht direkt verwendet wird, wurde Flax zum Erstellen von Gemma verwendet.

Die recurrentgemma-Bibliothek wurde mit JAX, Flax, Orbax (einer JAX-basierten Bibliothek für Trainingsdienstprogramme wie Prüfpunktausführung) und SentencePiece (einer Tokenizer-/Detokenizer-Bibliothek) geschrieben.

Dieses Notebook kann in Google Colab mit der T4-GPU ausgeführt werden. Rufen Sie dazu Bearbeiten > Notebook-Einstellungen > Hardwarebeschleuniger auf und wählen Sie T4-GPU aus.

Einrichtung

In den folgenden Abschnitten werden die Schritte zum Vorbereiten eines Notebooks für die Verwendung eines RecurrentGemma-Modells erläutert, einschließlich des Modellzugriffs, des Abrufens eines API-Schlüssels und des Konfigurierens der Notebook-Laufzeit.

Kaggle-Zugriff für Gemma einrichten

Um diese Anleitung abzuschließen, müssen Sie zuerst der Einrichtungsanleitung folgen, die der Gemma-Einrichtung ähnlich ist. Es gibt allerdings einige Ausnahmen:

  • Auf kaggle.com erhältst du Zugriff auf RecurrentGemma (anstelle von Gemma).
  • Wählen Sie eine Colab-Laufzeit mit ausreichenden Ressourcen zum Ausführen des RecurrentGemma-Modells aus.
  • Generieren und konfigurieren Sie einen Kaggle-Nutzernamen und einen API-Schlüssel.

Nachdem Sie die Einrichtung von RecurrentGemma abgeschlossen haben, fahren Sie mit dem nächsten Abschnitt fort. Dort legen Sie Umgebungsvariablen für Ihre Colab-Umgebung fest.

Umgebungsvariablen festlegen

Legen Sie Umgebungsvariablen für KAGGLE_USERNAME und KAGGLE_KEY fest. Wenn die Meldung „Zugriff gewähren?“ angezeigt wird, stimmen Sie zu, Secret-Zugriff zu gewähren.

import os
from google.colab import userdata # `userdata` is a Colab API.

os.environ["KAGGLE_USERNAME"] = userdata.get('KAGGLE_USERNAME')
os.environ["KAGGLE_KEY"] = userdata.get('KAGGLE_KEY')

recurrentgemma-Bibliothek installieren

Die kostenlose Colab-Hardwarebeschleunigung ist derzeit nicht ausreichend, um dieses Notebook auszuführen. Wenn Sie Colab Pay As You Go oder Colab Pro verwenden, klicken Sie auf Bearbeiten > Notebook-Einstellungen > Wählen Sie A100 GPU > Speichern aus, um die Hardwarebeschleunigung zu aktivieren.

Als Nächstes müssen Sie die recurrentgemma-Bibliothek von Google DeepMind von github.com/google-deepmind/recurrentgemma installieren. Wenn Sie eine Fehlermeldung zum „Abhängigkeitsauflöser von pip“ erhalten, können Sie ihn in der Regel ignorieren.

pip install -q git+https://github.com/google-deepmind/recurrentgemma.git

Bibliotheken importieren

Dieses Notebook verwendet Flax (für neuronale Netzwerke), Core JAX, SentencePiece (für die Tokenisierung), Chex (eine Bibliothek mit Dienstprogrammen zum Schreiben von zuverlässigem JAX-Code), Optax (die Gradientenverarbeitungs- und Optimierungsbibliothek) und TensorFlow-Datasets.

import pathlib
from typing import Any, Mapping, Iterator
import enum
import functools

import chex
import jax
import jax.numpy as jnp
import optax

import tensorflow as tf
import tensorflow_datasets as tfds

import sentencepiece as spm

from recurrentgemma import jax as recurrentgemma

RecurrentGemma-Modell laden

  1. Laden Sie das RecurrentGemma-Modell mit kagglehub.model_download. Dafür werden drei Argumente benötigt:
  • handle: Das Modell-Handle von Kaggle
  • path: (optionaler String) der lokale Pfad
  • force_download: (optionaler boolescher Wert) Erzwingt das erneute Herunterladen des Modells
RECURRENTGEMMA_VARIANT = '2b-it' # @param ['2b', '2b-it'] {type:"string"}

import kagglehub

RECURRENTGEMMA_PATH = kagglehub.model_download(f'google/recurrentgemma/flax/{RECURRENTGEMMA_VARIANT}')

Downloading from https://www.kaggle.com/api/v1/models/google/recurrentgemma/flax/2b-it/1/download...
100%|██████████| 3.85G/3.85G [00:50<00:00, 81.5MB/s]
Extracting model files...

print('RECURRENTGEMMA_VARIANT:', RECURRENTGEMMA_VARIANT)

RECURRENTGEMMA_VARIANT: 2b-it
  1. Prüfen Sie den Speicherort der Modellgewichtungen und des Tokenizers und legen Sie dann die Pfadvariablen fest. Das Tokenizer-Verzeichnis befindet sich im Hauptverzeichnis, in das Sie das Modell heruntergeladen haben, und die Modellgewichtungen befinden sich in einem Unterverzeichnis. Beispiel:
  • Die Datei tokenizer.model befindet sich in /LOCAL/PATH/TO/recurrentgemma/flax/2b-it/1.
  • Der Modellprüfpunkt befindet sich in /LOCAL/PATH/TO/recurrentgemma/flax/2b-it/1/2b-it.
CKPT_PATH = os.path.join(RECURRENTGEMMA_PATH, RECURRENTGEMMA_VARIANT)
TOKENIZER_PATH = os.path.join(RECURRENTGEMMA_PATH, 'tokenizer.model')
print('CKPT_PATH:', CKPT_PATH)
print('TOKENIZER_PATH:', TOKENIZER_PATH)

CKPT_PATH: /root/.cache/kagglehub/models/google/recurrentgemma/flax/2b-it/1/2b-it
TOKENIZER_PATH: /root/.cache/kagglehub/models/google/recurrentgemma/flax/2b-it/1/tokenizer.model

MTNT-Dataset und Gemma-Tokenizer laden und vorbereiten

Sie verwenden das Dataset MTNT (Machine Translation of Noisy Text), das über TensorFlow Datasets verfügbar ist.

Laden Sie den englisch-französischen Dataset-Teil des MTNT-Datasets herunter und sehen Sie sich zwei Beispiele an. Jedes Beispiel im Dataset enthält zwei Einträge: src für den englischen Originalsatz und dst für die entsprechende französische Übersetzung.

ds = tfds.load("mtnt/en-fr", split="train")

ds = ds.take(2)
ds = ds.as_numpy_iterator()

for idx, example in enumerate(ds):
  print(f'Example {idx}:')
  for key, val in example.items():
    print(f'{key}: {val}')
  print()

Downloading and preparing dataset 35.08 MiB (download: 35.08 MiB, generated: 11.33 MiB, total: 46.41 MiB) to /root/tensorflow_datasets/mtnt/en-fr/1.0.0...
Dl Completed...: 0 url [00:00, ? url/s]
Dl Size...: 0 MiB [00:00, ? MiB/s]
Extraction completed...: 0 file [00:00, ? file/s]
Generating splits...:   0%|          | 0/3 [00:00<?, ? splits/s]
Generating train examples...:   0%|          | 0/35692 [00:00<?, ? examples/s]
Shuffling /root/tensorflow_datasets/mtnt/en-fr/1.0.0.incompleteJLH33K/mtnt-train.tfrecord*...:   0%|          …
Generating test examples...:   0%|          | 0/1020 [00:00<?, ? examples/s]
Shuffling /root/tensorflow_datasets/mtnt/en-fr/1.0.0.incompleteJLH33K/mtnt-test.tfrecord*...:   0%|          |…
Generating valid examples...:   0%|          | 0/811 [00:00<?, ? examples/s]
Shuffling /root/tensorflow_datasets/mtnt/en-fr/1.0.0.incompleteJLH33K/mtnt-valid.tfrecord*...:   0%|          …
Dataset mtnt downloaded and prepared to /root/tensorflow_datasets/mtnt/en-fr/1.0.0. Subsequent calls will reuse this data.
Example 0:
dst: b'Le groupe de " toutes les \xc3\xa9toiles potentielles de la conf\xc3\xa9rence de l\'Est mais qui ne s\'en sortent pas dans le groupe de l\'Ouest ".'
src: b'The group of \xe2\x80\x9ceastern conference potential all stars but not making it in the West\xe2\x80\x9d group.'

Example 1:
dst: b"Kameron est-elle un peu aigrie de son manque de temps \xc3\xa0 l'\xc3\xa9cran ?"
src: b'Is Kameron a Little Salty About Her Lack of Air Time?'

Laden Sie den Gemma-Tokenizer, der mit sentencepiece.SentencePieceProcessor erstellt wurde:

vocab = spm.SentencePieceProcessor()
vocab.Load(TOKENIZER_PATH)

True

Passen Sie SentencePieceProcessor für die Übersetzung vom Englischen ins Französische an. Da Sie den englischen Teil des RecurrentGemma-Modells (Griffin) optimieren werden, müssen Sie einige Anpassungen vornehmen, z. B.:

  • Eingabepräfix: Wenn Sie jeder Eingabe ein gemeinsames Präfix hinzufügen, wird die Übersetzungsaufgabe signalisiert. Sie können beispielsweise einen Prompt mit einem Präfix wie Translate this into French: [INPUT_SENTENCE] verwenden.

  • Suffix für den Start der Übersetzung: Durch das Hinzufügen eines Suffix am Ende jedes Prompts wird dem Gemma-Modell genau festgelegt, wann die Übersetzung beginnen soll. Eine neue Zeile sollte den Job erledigen.

  • Sprachmodelltokens: RecurrentGemma-(Griffin)-Modelle erwarten ein Token für den Beginn der Sequenz am Anfang jeder Sequenz. Ebenso müssen Sie am Ende jedes Trainingsbeispiels ein „Ende der Sequenz“-Token hinzufügen.

Erstellen Sie so einen benutzerdefinierten Wrapper um das SentencePieceProcessor:

class GriffinTokenizer:
  """A custom wrapper around a SentencePieceProcessor."""

  def __init__(self, spm_processor: spm.SentencePieceProcessor):
    self._spm_processor = spm_processor

  @property
  def pad_id(self) -> int:
    """Fast access to the pad ID."""
    return self._spm_processor.pad_id()

  def tokenize(
      self,
      example: str | bytes,
      prefix: str = '',
      suffix: str = '',
      add_eos: bool = True,
  ) -> jax.Array:
    """
    A tokenization function.

    Args:
      example: Input string to tokenize.
      prefix:  Prefix to add to the input string.
      suffix:  Suffix to add to the input string.
      add_eos: If True, add an end of sentence token at the end of the output
               sequence.
    Returns:
      Tokens corresponding to the input string.
    """
    int_list = [self._spm_processor.bos_id()]
    int_list.extend(self._spm_processor.EncodeAsIds(prefix + example + suffix))
    if add_eos:
      int_list.append(self._spm_processor.eos_id())

    return jnp.array(int_list, dtype=jnp.int32)

  def tokenize_tf_op(
      self,
      str_tensor: tf.Tensor,
      prefix: str = '',
      suffix: str = '',
      add_eos: bool = True,
  ) -> tf.Tensor:
    """A TensforFlow operator for the `tokenize` function."""
    encoded = tf.numpy_function(
        self.tokenize,
        [str_tensor, prefix, suffix, add_eos],
        tf.int32)
    encoded.set_shape([None])
    return encoded

  def to_string(self, tokens: jax.Array) -> str:
    """Convert an array of tokens to a string."""
    return self._spm_processor.EncodeIds(tokens.tolist())

Probieren Sie es aus, indem Sie Ihr neues benutzerdefiniertes GriffinTokenizer instanziieren und es dann auf eine kleine Stichprobe des MTNT-Datasets anwenden:

def tokenize_source(tokenizer, example: tf.Tensor):
  return tokenizer.tokenize_tf_op(
      example,
      prefix='Translate this into French:\n',
      suffix='\n',
      add_eos=False
  )
def tokenize_destination(tokenizer, example: tf.Tensor):
  return tokenizer.tokenize_tf_op(example, add_eos=True)

tokenizer = GriffinTokenizer(vocab)

ds = tfds.load("mtnt/en-fr",split="train")
ds = ds.take(2)
ds = ds.map(lambda x: {
    'src': tokenize_source(tokenizer, x['src']),
    'dst': tokenize_destination(tokenizer, x['dst'])
  })
ds = ds.as_numpy_iterator()

for idx, example in enumerate(ds):
  print(f'Example {idx}:')
  for key, val in example.items():
    print(f'{key}: {val}')
  print()

Example 0:
src: [     2  49688    736   1280   6987 235292    108    651   2778    576
   1080 104745  11982   5736    832   8995    901    780   3547    665
    575    573   4589 235369   2778 235265    108]
dst: [     2   2025  29653    581    664  16298   1437  55563  41435   7840
    581    683 111452    581    533 235303   9776   4108   2459    679
    485 235303    479   6728    579   1806   2499    709  29653    581
    533 235303 101323  16054      1]

Example 1:
src: [     2  49688    736   1280   6987 235292    108   2437  87150    477
    476  11709 230461   8045   3636  40268    576   4252   4897 235336
    108]
dst: [     2 213606    477   1455 235290   3510    748   8268 191017   2809
    581   2032  69972    581  11495   1305    533 235303  65978   1654
      1]

Erstellen Sie ein Datenladeprogramm für das gesamte MTNT-Dataset:

@chex.dataclass(frozen=True)
class TrainingInput:
  # Input tokens provided to the model.
  input_tokens: jax.Array

  # A mask that determines which tokens contribute to the target loss
  # calculation.
  target_mask: jax.Array

class DatasetSplit(enum.Enum):
  TRAIN = 'train'
  VALIDATION = 'valid'


class MTNTDatasetBuilder:
  """A data loader for the MTNT dataset."""

  N_ITEMS = {DatasetSplit.TRAIN: 35_692, DatasetSplit.VALIDATION: 811}

  BUFFER_SIZE_SHUFFLE = 10_000
  TRANSLATION_PREFIX = 'Translate this into French:\n'
  TRANSLATION_SUFFIX = '\n'

  def __init__(self,
               tokenizer : GriffinTokenizer,
               max_seq_len: int):
    """A constructor.

    Args:
      tokenizer: The tokenizer to use.
      max_seq_len: The size of each sequence in a given batch.
    """
    self._tokenizer = tokenizer
    self._base_data = {
        DatasetSplit.TRAIN: tfds.load("mtnt/en-fr",split="train"),
        DatasetSplit.VALIDATION: tfds.load("mtnt/en-fr",split="valid"),
    }
    self._max_seq_len = max_seq_len

  def _tokenize_source(self, example: tf.Tensor):
    """A tokenization function for the source."""
    return self._tokenizer.tokenize_tf_op(
        example, prefix=self.TRANSLATION_PREFIX, suffix=self.TRANSLATION_SUFFIX,
        add_eos=False
    )

  def _tokenize_destination(self, example: tf.Tensor):
    """A tokenization function for the French translation."""
    return self._tokenizer.tokenize_tf_op(example, add_eos=True)

  def _pad_up_to_max_len(self,
                         input_tensor: tf.Tensor,
                         pad_value: int | bool,
                         ) -> tf.Tensor:
    """Pad the given tensor up to sequence length of a batch."""
    seq_len = tf.shape(input_tensor)[0]
    to_pad = tf.maximum(self._max_seq_len - seq_len, 0)
    return tf.pad(
        input_tensor, [[0, to_pad]], mode='CONSTANT', constant_values=pad_value,
    )

  def _to_training_input(
      self,
      src_tokens: jax.Array,
      dst_tokens: jax.Array,
  ) -> TrainingInput:
    """Build a training input from a tuple of source and destination tokens."""

    # The input sequence fed to the model is simply the concatenation of the
    # source and the destination.
    tokens = tf.concat([src_tokens, dst_tokens], axis=0)

    # You want to prevent the model from updating based on the source (input)
    # tokens. To achieve this, add a target mask to each input.
    q_mask = tf.zeros_like(src_tokens, dtype=tf.bool)
    a_mask = tf.ones_like(dst_tokens, dtype=tf.bool)
    mask = tf.concat([q_mask, a_mask], axis=0)

    # If the output tokens sequence is smaller than the target sequence size,
    # then pad it with pad tokens.
    tokens = self._pad_up_to_max_len(tokens, self._tokenizer.pad_id)

    # You don't want to perform the backward on the pad tokens.
    mask = self._pad_up_to_max_len(mask, False)

    return TrainingInput(input_tokens=tokens, target_mask=mask)


  def get_train_dataset(self, batch_size: int, num_epochs: int):
    """Build the training dataset."""

    # Tokenize each sample.
    ds = self._base_data[DatasetSplit.TRAIN].map(
        lambda x : (self._tokenize_source(x['src']),
                    self._tokenize_destination(x['dst']))
    )

    # Convert them to training inputs.
    ds = ds.map(lambda x, y: self._to_training_input(x, y))

    # Remove the samples which are too long.
    ds = ds.filter(lambda x: tf.shape(x.input_tokens)[0] <= self._max_seq_len)

    # Shuffle the dataset.
    ds = ds.shuffle(buffer_size=self.BUFFER_SIZE_SHUFFLE)

    # Repeat if necessary.
    ds = ds.repeat(num_epochs)

    # Build batches.
    ds = ds.batch(batch_size, drop_remainder=True)
    return ds

  def get_validation_dataset(self, batch_size: int):
    """Build the validation dataset."""

    # Same as the training dataset, but no shuffling and no repetition
    ds = self._base_data[DatasetSplit.VALIDATION].map(
        lambda x : (self._tokenize_source(x['src']),
                    self._tokenize_destination(x['dst']))
    )
    ds = ds.map(lambda x, y: self._to_training_input(x, y))
    ds = ds.filter(lambda x: tf.shape(x.input_tokens)[0] <= self._max_seq_len)
    ds = ds.batch(batch_size, drop_remainder=True)
    return ds

Testen Sie die MTNTDatasetBuilder, indem Sie das benutzerdefinierte GriffinTokenizer noch einmal instanziieren, es dann auf das MTNT-Dataset anwenden und zwei Beispiele stichprobenartig verwenden:

dataset_builder = MTNTDatasetBuilder(tokenizer, max_seq_len=20)
ds = dataset_builder.get_train_dataset(3, 1)
ds = ds.take(2)
ds = ds.as_numpy_iterator()

for idx, example in enumerate(ds):
  print(f'Example {idx}:')
  for key, val in example.items():
    print(f'{key}: {val}')
  print()

WARNING:tensorflow:Mapping types may not work well with tf.nest. Prefer using MutableMapping for <class '__main__.TrainingInput'>
WARNING:tensorflow:Mapping types may not work well with tf.nest. Prefer using MutableMapping for <class '__main__.TrainingInput'>
WARNING:tensorflow:Mapping types may not work well with tf.nest. Prefer using MutableMapping for <class '__main__.TrainingInput'>
Example 0:
input_tokens: [[     2  49688    736   1280   6987 235292    108  12583    665 235265
     108      2   6151  94975   1320   6238 235265      1      0      0]
 [     2  49688    736   1280   6987 235292    108   4899  29960  11270
  108282 235265    108      2   4899  79025  11270 108282      1      0]
 [     2  49688    736   1280   6987 235292    108  26620 235265    108
       2  26620 235265      1      0      0      0      0      0      0]]
target_mask: [[False False False False False False False False False False False  True
   True  True  True  True  True  True False False]
 [False False False False False False False False False False False False
  False  True  True  True  True  True  True False]
 [False False False False False False False False False False  True  True
   True  True False False False False False False]]

Example 1:
input_tokens: [[     2  49688    736   1280   6987 235292    108    527   5174   1683
  235336    108      2 206790    581  20726    482   2208   1654      1]
 [     2  49688    736   1280   6987 235292    108  28484 235256 235336
     108      2 120500  13832   1654      1      0      0      0      0]
 [     2  49688    736   1280   6987 235292    108 235324 235304   2705
  235265    108      2 235324 235304  19963 235265      1      0      0]]
target_mask: [[False False False False False False False False False False False False
   True  True  True  True  True  True  True  True]
 [False False False False False False False False False False False  True
   True  True  True  True False False False False]
 [False False False False False False False False False False False False
   True  True  True  True  True  True False False]]

Modell konfigurieren

Bevor Sie mit der Feinabstimmung des Gemma-Modells beginnen, müssen Sie es konfigurieren.

Laden Sie den Modellprüfpunkt des Modells RecurrentGemma (Griffin) mit der Methode recurrentgemma.jax.utils.load_parameters:

params =  recurrentgemma.load_parameters(CKPT_PATH, "single_device")

Verwenden Sie recurrentgemma.GriffinConfig.from_flax_params_or_variables, um automatisch die richtige Konfiguration aus dem RecurrentGemma-Modellprüfpunkt zu laden:

config = recurrentgemma.GriffinConfig.from_flax_params_or_variables(params)

Instanziieren Sie das Griffin-Modell mit recurrentgemma.jax.Griffin:

model = recurrentgemma.Griffin(config)

Erstellen Sie eine sampler mit recurrentgemma.jax.Sampler zusätzlich zum Prüfpunkt bzw. die Gewichte des RecurrentGemma-Modells und dem Tokenizer, um zu prüfen, ob Ihr Modell eine Übersetzung ausführen kann:

sampler = recurrentgemma.Sampler(model=model, vocab=vocab, params=params)

Modell-Feinabstimmung

In diesem Abschnitt führen Sie folgende Aufgaben aus:

  • Verwenden Sie die Klasse gemma.transformer.Transformer, um die Vorwärtstermin- und Verlustfunktion zu erstellen.
  • Positions- und Aufmerksamkeitsmaskenvektoren für Tokens erstellen
  • Erstellen Sie eine Funktion für den Trainingsschritt mit Flax.
  • Erstellen Sie den Validierungsschritt ohne die Rückwärtsterminierung.
  • Erstellen Sie die Trainingsschleife.
  • Das Gemma-Modell abstimmen.

Definieren Sie die Vorwärtsterminierung und die Verlustfunktion mithilfe der Klasse recurrentgemma.jax.griffin.Griffin. Die RecurrentGemma-Griffin ist von der flax.linen.Module abgeleitet und bietet zwei wesentliche Methoden:

  • init: Initialisiert die Parameter des Modells.
  • apply: Führt die Funktion __call__ des Modells mit einem bestimmten Satz von Parametern aus.

Da Sie mit vortrainierten Gemma-Gewichtungen arbeiten, müssen Sie die Funktion init nicht verwenden.

def forward_and_loss_fn(
    params,
    *,
    model: recurrentgemma.Griffin,
    input_tokens: jax.Array,            # Shape [B, L]
    input_mask: jax.Array,              # Shape [B, L]
    positions: jax.Array,               # Shape [B, L]
) -> jax.Array:
  """Forward pass and loss function.

  Args:
    params: model's input parameters.
    model: Griffin model to call.
    input_tokens: input tokens sequence, shape [B, L].
    input_mask: tokens to ignore when computing the loss, shape [B, L].
    positions: relative position of each token, shape [B, L].

  Returns:
    Softmax cross-entropy loss for the next-token prediction task.
  """
  batch_size = input_tokens.shape[0]
  # Forward pass on the input data.
  # No attention cache is needed here.
  # Exclude the last step as it does not appear in the targets.
  logits, _ = model.apply(
        {"params": params},
        tokens=input_tokens[:, :-1],
        segment_pos=positions[:, :-1],
        cache=None,
    )

  # Similarly, the first token cannot be predicteds.
  target_tokens = input_tokens[:, 1:]
  target_mask = input_mask[:, 1:]

  # Convert the target labels into one-hot encoded vectors.
  one_hot = jax.nn.one_hot(target_tokens, logits.shape[-1])

  # Don't update on unwanted tokens.
  one_hot = one_hot * target_mask.astype(one_hot.dtype)[...,None]

  # Normalization factor.
  norm_factor = batch_size * (jnp.sum(target_mask) + 1e-8)

  # Return the negative log-likelihood loss (NLL) function.
  return -jnp.sum(jax.nn.log_softmax(logits) * one_hot) / norm_factor

Erstellen Sie die Funktion train_step, die die Rückwärtsterminierung ausführt und die Parameter des Modells entsprechend aktualisiert. Dabei gilt Folgendes:

Params = Mapping[str, Any]

def get_positions(example: jax.Array, pad_id : int) -> jax.Array:
  """Builds the position vector from the given tokens."""
  pad_mask = example != pad_id
  positions = jnp.cumsum(pad_mask, axis=-1)
  # Subtract one for all positions from the first valid one as they are
  # 0-indexed
  positions = positions - (positions >= 1)
  return positions

@functools.partial(
    jax.jit,
    static_argnames=['model', 'optimizer'],
    donate_argnames=['params', 'opt_state'],
)
def train_step(
    model: recurrentgemma.Griffin,
    params: Params,
    optimizer: optax.GradientTransformation,
    opt_state: optax.OptState,
    pad_id: int,
    example: TrainingInput,
) -> tuple[jax.Array, Params, optax.OptState]:
  """The train step.

  Args:
    model: The RecurrentGemma (Griffin) model.
    params: The model's input parameters.
    optimizer: The Optax optimizer to use.
    opt_state: The input optimizer's state.
    pad_id: The ID of the pad token.
    example: The input batch.

  Returns:
    Training loss, updated parameters, updated optimizer state.
  """

  positions = get_positions(example.input_tokens, pad_id)

  # Forward and backward passes.
  train_loss, grads = jax.value_and_grad(forward_and_loss_fn)(
      params,
      model=model,
      input_tokens=example.input_tokens,
      input_mask=example.target_mask,
      positions=positions,
  )
  # Update the parameters.
  updates, opt_state = optimizer.update(grads, opt_state, params)
  params = optax.apply_updates(params, updates)

  return train_loss, params, opt_state

Erstellen Sie die validation_step-Funktion ohne die Rückwärtsterminierung:

@functools.partial(jax.jit, static_argnames=['model'])
def validation_step(
    model: recurrentgemma.Griffin,
    params: Params,
    pad_id: int,
    example: TrainingInput,
) -> jax.Array:
  return forward_and_loss_fn(
      params,
      model=model,
      input_tokens=example.input_tokens,
      input_mask=example.target_mask,
      positions=get_positions(example.input_tokens, pad_id),
  )

Definieren Sie die Trainingsschleife:

def train_loop(
    model: recurrentgemma.Griffin,
    params: Params,
    optimizer: optax.GradientTransformation,
    train_ds: Iterator[TrainingInput],
    validation_ds: Iterator[TrainingInput],
    num_steps: int | None = None,
    eval_every_n: int = 20,
):
  opt_state = jax.jit(optimizer.init)(params)

  step_counter = 0
  avg_loss=0

  # The first round of the validation loss.
  n_steps_eval = 0
  eval_loss = 0
  for val_example in validation_ds.as_numpy_iterator():
    eval_loss += validation_step(
        model, params, dataset_builder._tokenizer.pad_id, val_example
    )
    n_steps_eval += 1
  print(f"Start, validation loss: {eval_loss/n_steps_eval}")

  for train_example in train_ds:
    train_loss, params, opt_state = train_step(
        model=model,
        params=params,
        optimizer=optimizer,
        opt_state=opt_state,
        pad_id=dataset_builder._tokenizer.pad_id,
        example=train_example,
    )

    step_counter += 1
    avg_loss += train_loss
    if step_counter % eval_every_n == 0:
      eval_loss = 0

      n_steps_eval = 0
      val_iterator = validation_ds.as_numpy_iterator()
      for val_example in val_iterator:
        eval_loss += validation_step(
            model,
            params,
            dataset_builder._tokenizer.pad_id,
            val_example,
        )
        n_steps_eval +=1
      avg_loss /= eval_every_n
      eval_loss /= n_steps_eval
      print(f"STEP {step_counter} training loss: {avg_loss} - eval loss: {eval_loss}")
      avg_loss=0
    if num_steps is not None and step_counter > num_steps:
      break
  return params

Hier müssen Sie ein Optax-Optimierungstool auswählen. Bei Geräten mit kleinerem Arbeitsspeicher sollten Sie SGD verwenden, da dieses Tool einen viel geringeren Arbeitsspeicherbedarf hat. Für eine optimale Feinabstimmung sollte Adam-W verwendet werden. In diesem Beispiel für den 2b-it-Prüfpunkt werden die optimalen Hyperparameter für die einzelnen Optimierungstools für die jeweilige Aufgabe in diesem Notebook angegeben.

def griffin_weight_decay_mask(params_like: optax.Params) -> Any:
  # Don't put weight decay on the RGLRU, the embeddings and any biases
  def enable_weight_decay(path: list[Any], _: Any) -> bool:
    # Parameters in the LRU and embedder
    path = [dict_key.key for dict_key in path]
    if 'rg_lru' in path or 'embedder' in path:
      return False
    # All biases and scales
    if path[-1] in ('b', 'scale'):
      return False
    return True

  return jax.tree_util.tree_map_with_path(enable_weight_decay, params_like)

optimizer_choice = "sgd"

if optimizer_choice == "sgd":
  optimizer = optax.sgd(learning_rate=1e-3)
  num_steps = 300
elif optimizer_choice == "adamw":
  optimizer = optax.adamw(
        learning_rate=1e-4,
        b2=0.96,
        eps=1e-8,
        weight_decay=0.1,
        mask=griffin_weight_decay_mask,
    )
  num_steps = 100
else:
  raise ValueError(f"Unknown optimizer: {optimizer_choice}")

Bereiten Sie die Trainings- und Validierungs-Datasets vor:

# Choose a small sequence length size, so that everything fits in memory.
num_epochs = 1
batch_size = 1
sequence_length = 32

# Make the dataset builder.
tokenizer = GriffinTokenizer(vocab)
dataset_builder= MTNTDatasetBuilder(tokenizer, sequence_length + 1)

# Build the training dataset.
train_ds = dataset_builder.get_train_dataset(
    batch_size=batch_size,
    num_epochs=num_epochs,
).as_numpy_iterator()

# Build the validation dataset, with a limited number of samples for this demo.
validation_ds = dataset_builder.get_validation_dataset(
    batch_size=batch_size,
).take(50)

Beginnen Sie mit der Feinabstimmung des RecurrentGemma-Modells (Griffin) in einer begrenzten Anzahl von Schritten (num_steps):

trained_params = train_loop(
    model=model,
    params=params,
    optimizer=optimizer,
    train_ds=train_ds,
    validation_ds=validation_ds,
    num_steps=num_steps,
)

Start, validation loss: 7.894117832183838
/usr/local/lib/python3.10/dist-packages/jax/_src/interpreters/mlir.py:920: UserWarning: Some donated buffers were not usable: ShapedArray(int32[1,33]), ShapedArray(bool[1,33]), ShapedArray(int32[], weak_type=True).
See an explanation at https://jax.readthedocs.io/en/latest/faq.html#buffer_donation.
  warnings.warn("Some donated buffers were not usable:"
STEP 20 training loss: 4.592616081237793 - eval loss: 2.847407102584839
STEP 40 training loss: 2.7537424564361572 - eval loss: 2.9258534908294678
STEP 60 training loss: 2.835618257522583 - eval loss: 2.4382340908050537
STEP 80 training loss: 2.6322107315063477 - eval loss: 2.3696839809417725
STEP 100 training loss: 1.8703256845474243 - eval loss: 2.355681896209717
STEP 120 training loss: 2.7280433177948 - eval loss: 2.4059958457946777
STEP 140 training loss: 2.3047447204589844 - eval loss: 2.083082914352417
STEP 160 training loss: 2.3432137966156006 - eval loss: 2.095074415206909
STEP 180 training loss: 2.1081202030181885 - eval loss: 2.006460189819336
STEP 200 training loss: 2.5359647274017334 - eval loss: 1.9667452573776245
STEP 220 training loss: 2.202195644378662 - eval loss: 1.9440618753433228
STEP 240 training loss: 2.756615400314331 - eval loss: 2.1073737144470215
STEP 260 training loss: 2.5128934383392334 - eval loss: 2.117241859436035
STEP 280 training loss: 2.73045015335083 - eval loss: 1.9159646034240723
STEP 300 training loss: 2.0918595790863037 - eval loss: 1.9742532968521118

Sowohl der Trainings- als auch der Validierungsverlust sollten mit jeder Schrittzahl gesunken sein.

Damit Ihre Eingabe dem Trainingsformat entspricht, denken Sie daran, das Präfix Translate this into French:\n und ein Zeilenumbruchzeichen am Ende zu verwenden. Dies signalisiert dem Modell, mit der Übersetzung zu beginnen.

sampler.params = trained_params
output = sampler(
    ["Translate this into French:\nHello, my name is Morgane.\n"],
    total_generation_steps=100,
)
print(output.text[0])

/usr/local/lib/python3.10/dist-packages/jax/_src/interpreters/mlir.py:920: UserWarning: Some donated buffers were not usable: ShapedArray(int32[1,16]).
See an explanation at https://jax.readthedocs.io/en/latest/faq.html#buffer_donation.
  warnings.warn("Some donated buffers were not usable:"
Mais je m'appelle Morgane.

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