如何提升预训练LLMs：从零打造到微调优化的全攻略

近年来，随着大语言模型（LLMs）的爆发式发展，越来越多的开发者和中小型公司希望利用这些强大的工具。然而，从零开始构建一个拥有数十亿参数的模型并不现实，算力、资源和技术壁垒让这一目标望尘莫及。

幸运的是，我们可以借助大公司推出的预训练模型，如 Meta Llama、Microsoft Orca、Cohere Aya、Google Gemma 和 Mistral AI 等，直接在其基础上进行优化，以满足具体应用需求。

当现成的预训练模型无法完全满足使用场景时，有三种常见解决方案可供选择：Prompt Engineering（提示工程）、Retrieval-Augmented Generation（检索增强生成）以及 Fine-tuning（微调）。

今天，我们将着重探讨微调方法，帮助你快速掌握这一领域的核心技巧。

为什么选择 Fine-tuning？

相比简单的提示工程或检索增强生成，微调可以让模型真正掌握领域知识，适应特定任务需求。通过调整超参数、优化损失函数或结合领域数据，微调能从根本上提升模型的生成质量和实用性。

无论你选择哪种微调方法，关键在于找到适合自己场景的工具和技术。比如 SFT 适合初学者，RLHF 在偏好明确的任务中表现优越，而 ORPO 则是最新潮的选择，为复杂应用提供了新的可能性。

常见的 Fine-tuning 方法

1. 监督式微调（Supervised Fine-Tuning, SFT）

这是最常见且易于上手的微调方法。

• 核心思路：通过提供一对描述（如问题+回答或段落+总结），用交叉熵损失（CrossEntropyLoss）训练模型预测完整文本。
• 过程：SFT 的训练方式本质上是让自回归模型（Autoregressive Model）不断预测下一个 token，逐步提高生成文本的质量。
• 适用场景：需要模型掌握某一特定领域的知识或生成特定风格的内容。

2. 偏好对齐方法（Preference Alignment）

(1) 基于人类反馈的强化学习（Reinforcement Learning with Human Feedback, RLHF）

• 三步流程：

1. 收集偏好数据集：针对同一个问题，提供两个答案并标注优劣。
2. 训练奖励模型（Reward Model）：基于偏好数据集，构建一个评分机制。
3. 强化学习优化：结合奖励模型与强化学习算法（如 PPO），教导 LLM 提供更优质的回答。

• 典型训练流程：预训练 → SFT → 偏好对齐。
• 优缺点：虽然效果显著，但训练过程复杂且需要大量人力标注。

(2) 直接偏好优化（Direct Preference Optimization, DPO）

• 特点：

• 直接使用损失函数对偏好进行优化，无需训练奖励模型。
• 训练过程更简单，且更稳定。

• 适用场景：大部分应用中，DPO 是更易于实施的选择，尤其在小型数据集上更具优势。
• 研究发现：在部分数据集中，RLHF 仍表现更佳，但成本较高。

(3) 单体偏好优化（Monolithic Preference Optimization, ORPO）

• 创新点：ORPO 是 2024 年提出的全新方法，旨在融合 SFT 和偏好对齐的步骤。
• 原理：

• 解决了 SFT 过程中负对样本（不偏好的答案）缺乏惩罚的问题。
• 在优化过程中，不仅提升了理想答案的预测概率，还有效减少了不理想答案的可能性。
• 优势：结合领域知识学习和偏好对齐，同时保证收敛稳定性，适合更复杂的微调任务。

原文：https://arxiv.org/abs/2403.07691

ORPO Fine-tuning：https://huggingface.co/blog/mlabonne/orpo-llama-3

微调LLM常用的工具库与框架

在微调大语言模型（LLMs）的过程中，选择合适的工具库和框架可以极大地简化开发流程，提高效率。以下是常用的工具和集成框架汇总，让你快速入门并灵活应用。

常用工具库

1. bitsandbytes

• 提供多种 LLM 量化（quantization）相关的工具，包括层（layer）、函数（function）和优化器（optimizer）。
• 适用于需要优化存储和算力的任务，尤其是大规模模型的微调。

2. Parameter-Efficient Fine-Tuning (PEFT)

• 专注于参数高效微调，提供多种方法，其中最知名的是 LoRA（Low-Rank Adaptation）及其衍生算法。
• 隶属于 HuggingFace 生态系统，支持无缝集成 HuggingFace 的模型，非常适合快速开发和实验。

3. Transformer Reinforcement Learning (TRL)

• SFT（监督式微调）。
• RLHF所需的奖励建模（Reward Modeling, RM）和近端策略优化（PPO）。
• DPO（直接偏好优化）。
• 同样属于 HuggingFace 生态系统，支持多种微调方法：
• 适合需要实现复杂训练流程的开发者。

4. wandb

• 用于跟踪和记录模型训练过程中的数据，包括超参数设置、训练进度等信息。
• 是许多训练框架的配套工具，让实验更加可视化和规范化。

常用微调框架

1. LLaMA-Factory

• 微调框架，尽管以 “LLaMA” 命名，但实际上支持超过 100 种语言模型（LM）。
• 提供微调所需的各种工具，并集成了友好的 WebUI 界面，大幅简化了训练流程，非常适合初学者快速上手。

2. Alpaca-Lora

• 早期开源项目，提供简单的微调脚本，支持基础的 LoRA 微调功能。
• 注意：项目已停止更新，但仍可作为入门参考（曾有人提议整合 QLoRA，但未被采纳）。

3. torchtune

• 由 PyTorch 团队推出的微调框架，整体架构设计简洁易懂，适合学习和实践。
• 推荐：框架上手简单，本文后续会提供独立教程，进一步介绍其使用方法与案例。

完整代码：

Github REAME : https://github.com/jeff52415/yoga-model-hub/blob/main/docs/fine_tune_llm.md

Jupyter Notebook Tutorial：https://github.com/jeff52415/yoga-model-hub/blob/main/notebooks/fine_tune_llm.ipynb

原文转载出自：@AI技术研习社《如何提升预训练LLMs：从零打造到微调优化的全攻略》