挑戰單卡單日訓練BERT，ViT作者推薦
結果：性能接近基準BERT
Pine 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
單個GPU，只花一天時間，能把BERT訓練成什么樣？
現在，終于有研究人員做這件事了，在有限的計算條件之下看看語言模型的真實性能如何。
要知道在以往，大多數專業人員的關注點都在極端計算的條件下的語言模型性能。
但這樣的語言訓練模型環境，對很多研究人員和從業人員是不可能存在的。
因此這個單天單個GPU的挑戰，就有網友稱是一個最希望看到的基準。
連ViT作者，谷歌大腦研究員Lucas Beyer都發文推薦，稱這是一個令人耳目一新的轉變。
具體的過程和結果如何，一起來看看～
挑戰過程
這次研究的目標也很明確，就是反其道行之：縮小語言訓練模型的算力，在有限的計算量的情況下如何達到BERT的性能水平。
既然要縮小計算量，那第一步肯定是對模型作出一些限定。
這也還是之前提到的，限定時間和GPU個數：單天單個GPU。
關于GPU，研究人員分別選取了3個進行測試，即rtx2080ti、rtxa4000和rtxa6000，每個單元有4個CPU核和32GB內存。
在限定計算量之后，就要對模型的其他參數進行一些調整，以進一步對BERT的實際適用性進行評估。
這些調整包括初始數據設置、模型架構、訓練以及數據集的改進。
并且在調整的過程中，整體基調都是圍繞“實際使用”進行的，避免跳轉到專業的設置，為此，研究人員將所有內容都保持在PyTorch框架的實現級別上。
先來說說初始數據設置，這部分可以簡單概括為以下幾點：
- 將標記化的數據打包成長度為128的隨機序列，不相關的片段用
- 分割；
- 刪除< cls > 標記，因為在訓練前訓練中加入它并沒有對性能產生多大影響；
- 將序列長度為64到96微小批量累積到大批量再處理。
然后是對架構的修改，下圖顯示了不同模型在隨著token數量的增加MLM任務損失的變化。
結果很顯然，一個模型損失的衰減很大程度地取決于模型的大小，而不是模型的類型。
并且，因為每個token的性能與模型大小之間的關系緊密耦合，若想通過改變Transformer模型的大小和類型來獲得巨大性能增益是不太可能的。
不過對于同大小的所有模型，每個梯度效率是幾乎保持不變的，因此可以在保證模型大小不變的情況下，選擇能夠通過快速搜索加速計算的架構。
具體的優化和其他調整如下：
- 減少注意力頭的數量來降低梯度成本：禁用所有QKV偏差；
- 禁用所有線性層偏差，通過加速梯度計算，不會對模型大小產生明顯影響；
- 實現比例正弦位置嵌入，相較于學習或非比例正弦嵌入有增量收益；
- LN的預標準化比后LN更有益；
- 去除非線性頭部并無影響。
接下來便要對訓練進行設置，具體也就不再贅述，直接來看相關調整：
- 優化器依舊是Adam；
- 設定Learning Rate計劃和批量大??；
- 丟掉Dropout環節。（因為Dropout會導致每秒更新的凈減少）
而在數據集方面，研究團隊采用了兩種基于數據的途徑來更好地縮小規模，分別是以各種方式過濾、處理或排序現有的數據和交換數據源，具體可以看下表。
性能接近最初的BERT
在調整完各種參數后，這個單卡一天的BERT性能到底如何？直接看看最終的數據！
在下游性能評估時是通過GLUE來進行的，下表能夠看到在3個不同顯卡上的得分，非常接近最初的BERT。
而當模型訓練計算量為16倍時，即（2天，在8個GPU），依舊是一樣的數據和設置，最終得到的結果比最初的BERT提高了很多，達到了RoBERTa的性能水平。
如果想了解更多，可以點擊下面鏈接查看論文原文～
論文原文：
https://arxiv.org/abs/2212.14034
參考鏈接：
https://twitter.com/giffmana/status/1608568387583737856
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