この記事で学べること
- 巨大なモデルを一般家庭用GPU(VRAM 16GB〜)で学習させるための具体的な技術構成
- Hugging Faceの
peftライブラリを用いた、LoRAパラメータの最適な設定値 - 学習を失敗させないためのデータ準備と、エラー回避のトラブルシューティング
いいか、いまだに「フルファインチューニングにA100が数枚必要だ」なんて嘆いているのは情弱だけだ。LoRA(Low-Rank Adaptation)を使えば、モデルの大部分をフリーズさせたまま、重みの差分だけを効率よく学習できる。この記事では、現場で即戦力になる「QLoRA(4-bit量子化LoRA)」をベースに解説する。
前提条件
- GPU: NVIDIA製 12GB以上のVRAM(16GB以上を推奨。RTX 3060/4060 Ti以上が目安だ)
- OS: Linux(Ubuntu推奨)またはWSL2。Windowsネイティブでの環境構築は時間の無駄だ、やめておけ。
- Python: 3.10以上
- Hugging Faceのアカウントとトークン: モデルのロードに必須。
Step 1: 環境準備
まずはライブラリだ。適当なバージョンを入れると依存関係で死ぬ。以下のコマンドで、最新かつ安定しているスタックを叩き込め。
# 仮想環境の作成(必須だ、システムを汚すな)
python -m venv venv
source venv/bin/activate
# 必要なライブラリのインストール
pip install -U pip
pip install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu121
pip install transformers datasets accelerate peft bitsandbytes bitsandbytes
特にbitsandbytesは4-bit量子化に、peftはLoRA本体に必要だ。これがないと始まらない。
Step 2: 基本設定
学習の肝となるのはLoraConfigだ。ここでの設定をミスると、学習が進まないか、あるいはモデルが崩壊する。以下のスクリプトをテンプレートとして使え。
from peft import LoraConfig, get_peft_model, TaskType
from transformers import AutoModelForCausalLM, BitsAndBytesConfig
import torch
# 1. モデルを4-bitでロード(メモリ節約の要)
model_id = "meta-llama/Llama-2-7b-hf" # または任意のモデル
bnb_config = BitsAndBytesConfig(
load_in_4bit=True,
bnb_4bit_quant_type="nf4",
bnb_4bit_compute_dtype=torch.float16,
bnb_4bit_use_double_quant=True,
)
model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(
model_id,
quantization_config=bnb_config,
device_map="auto",
trust_remote_code=True
)
# 2. LoRA設定
# r(ランク)は8〜16がコスパ最強。128とかにしても精度は大して変わらず重くなるだけだ。
config = LoraConfig(
r=16,
lora_alpha=32,
target_modules=["q_proj", "v_proj"], # モデルによって変える必要がある
lora_dropout=0.05,
bias="none",
task_type=TaskType.CAUSAL_LM
)
# 3. LoRAモデルの適用
model = get_peft_model(model, config)
model.print_trainable_parameters()
Step 3: 実行と確認
学習コードの全体を書くと長くなるが、基本的にはtransformers.Trainerか、より簡便なtrl.SFTTrainerを使え。初心者はデータのフォーマットでミスをする。データセットは必ず{"instruction": "...", "input": "...", "output": "..."}のような形式に整えておけ。
学習開始コマンドの例:
from trl import SFTTrainer
from transformers import TrainingArguments
training_args = TrainingArguments(
output_dir="./lora-output",
per_device_train_batch_size=4,
gradient_accumulation_steps=4,
learning_rate=2e-4, # LoRAならこの程度が妥当
num_train_epochs=3,
logging_steps=10,
fp16=True, # 16-bit混合精度
save_strategy="steps",
save_steps=100,
)
trainer = SFTTrainer(
model=model,
train_dataset=dataset, # 事前にロードしたdatasetsオブジェクト
dataset_text_field="text",
max_seq_length=512,
args=training_args,
)
trainer.train()
学習が終わると、output_dirに数MB程度のadapter_model.binが生成される。これが君の努力の結晶だ。ベースモデルそのものを書き換えたわけではないので注意しろ。
よくあるエラーと対処法
エラー1: CUDA Out of Memory (OOM)
torch.cuda.OutOfMemoryError: CUDA out of memory. Tried to allocate ...
解決策:
per_device_train_batch_sizeを1に下げろ。その分gradient_accumulation_stepsを増やして実質的なバッチサイズを維持するんだ。max_seq_lengthを短くしろ。512でも足りないなら256だ。bnb_4bit_use_double_quant=Trueになっているか再確認しろ。
エラー2: 学習が進まない(Lossが変化しない)
解決策:
学習率(learning_rate)が高すぎるか低すぎる。2e-4から5e-5の範囲で調整してみろ。また、target_modulesにq_projやv_projだけでなく、k_projやo_projを追加すると改善することがある。ただし、メモリ使用量とトレードオフだ。
まとめと次のステップ
LoRAをマスターすれば、限られたリソースでも特定のドメイン(業界用語や社内ルールなど)に特化した最強のLLMを錬成できる。
次のステップとしては以下を勧める:
- Merge(マージ): 学習したアダプタをベースモデルに統合して、推論速度を上げる。
- Evaluation(評価): 学習したモデルが「壊れていないか」を確認するためのベンチマーク(LM Evaluation Harnessなど)を回す。
- RLHF(人間からのフィードバック): 精度に不満があるなら、DPO(Direct Preference Optimization)などの手法にステップアップしろ。
以上だ。理屈はいいから、まずは手を動かせ。
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