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Mamba 2

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Mamba 2

PyTorch

概述

Mamba2 模型由 Tri Dao 和 Albert Gu 在Transformers are SSMs: Generalized Models and Efficient Algorithms Through Structured State Space Duality 中提出。它是一个类似于 Mamba 1 的状态空间模型,但在简化的架构中具有更好的性能。

以下是论文的摘要

虽然 Transformer 一直是深度学习在语言建模方面取得成功的背后主要架构,但诸如 Mamba 之类的状态空间模型 (SSM) 最近已被证明在中小规模上可以匹敌甚至超越 Transformer。我们表明,这些模型系列实际上密切相关,并开发了一个丰富的理论框架,将 SSM 和注意力机制的变体联系起来,通过对一类结构化半可分矩阵的各种分解来实现连接。我们的状态空间对偶性 (SSD) 框架允许我们设计一种新的架构 (Mamba-2),其核心层是对 Mamba 的选择性 SSM 的改进,速度提高了 2-8 倍,同时在语言建模方面继续与 Transformer 竞争。

提示

此版本应支持 Mamba 2 的所有实现,特别是 Mistral AI 的 Mamba-2 codestral。 特别是,mamba 2 codestral 发布时的 groups 数量为 8,这可以直观地被认为类似于基于注意力的模型中 kv head 的数量。此模型具有两个不同的前向传递,torch_forwardcuda_kernels_forward。 后者在您的环境中找到原始 cuda 内核时使用它们,并且在预填充时速度较慢,即由于高 cpu 开销而需要“预热运行”,请参阅 此处此处。 在没有编译的情况下,torch_forward 实现速度快 3 到 4 倍。 此外,此模型中没有位置嵌入,但有一个 attention_mask 和特定的逻辑来屏蔽掉批量生成情况下的隐藏状态,另请参阅 此处。 因此,除了 mamba2 内核的重新实现之外,批量生成和缓存生成预计会存在细微差异。 此外,cuda 内核或 torch forward 给出的结果预计会略有不同。 SSM 算法严重依赖于张量收缩,张量收缩具有 matmul 等效项,但运算顺序略有不同,使得较小精度下的差异更大。 另请注意,与填充标记对应的隐藏状态的关闭在 2 个地方完成,并且主要已使用左填充进行测试。 右填充会将噪声向下传播,并且不能保证产生令人满意的结果。 tokenizer.padding_side = "left" 确保您使用的是正确的填充侧。

此模型由 Molbap 贡献,并得到了 Anton Vlasjuk 的巨大帮助。 原始代码可以在此处找到。

使用方法

一个简单的生成示例:

from transformers import Mamba2Config, Mamba2ForCausalLM, AutoTokenizer
import torch
model_id = 'mistralai/Mamba-Codestral-7B-v0.1'
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_id, revision='refs/pr/9', from_slow=True, legacy=False)
model = Mamba2ForCausalLM.from_pretrained(model_id, revision='refs/pr/9')
input_ids = tokenizer("Hey how are you doing?", return_tensors= "pt")["input_ids"]

out = model.generate(input_ids, max_new_tokens=10)
print(tokenizer.batch_decode(out))

这是一个微调的草稿脚本

from trl import SFTTrainer
from peft import LoraConfig
from transformers import AutoTokenizer, Mamba2ForCausalLM, TrainingArguments
model_id = 'mistralai/Mamba-Codestral-7B-v0.1'
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_id, revision='refs/pr/9', from_slow=True, legacy=False)
tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token
tokenizer.padding_side = "left" #enforce padding side left

model = Mamba2ForCausalLM.from_pretrained(model_id, revision='refs/pr/9')
dataset = load_dataset("Abirate/english_quotes", split="train")
# Without CUDA kernels, batch size of 2 occupies one 80GB device
# but precision can be reduced.
# Experiments and trials welcome!
training_args = TrainingArguments(
    output_dir="./results",
    num_train_epochs=3,
    per_device_train_batch_size=2,
    logging_dir='./logs',
    logging_steps=10,
    learning_rate=2e-3
)
lora_config =  LoraConfig(
        r=8,
        target_modules=["embeddings", "in_proj", "out_proj"],
        task_type="CAUSAL_LM",
        bias="none"
)
trainer = SFTTrainer(
    model=model,
    tokenizer=tokenizer,
    args=training_args,
    peft_config=lora_config,
    train_dataset=dataset,
    dataset_text_field="quote",
)
trainer.train()

Mamba2Config

class transformers.Mamba2Config

< >

( num_heads = 128 head_dim = 64 vocab_size = 32768 hidden_size = 4096 state_size = 128 num_hidden_layers = 64 layer_norm_epsilon = 1e-05 pad_token_id = 1 bos_token_id = 0 eos_token_id = 2 expand = 2 conv_kernel = 4 n_groups = 8 use_bias = False use_conv_bias = True hidden_act = 'silu' initializer_range = 0.1 residual_in_fp32 = True time_step_rank = 'auto' time_step_min = 0.001 time_step_max = 0.1 time_step_floor = 0.0001 time_step_limit = (0.0, inf) rescale_prenorm_residual = False use_cache = True rms_norm = True chunk_size = 256 tie_word_embeddings = False **kwargs )

参数

  • num_heads (int, 可选, 默认为 128) — mamba 2 的演化矩阵的 head 数量。
  • head_dim (int, 可选, 默认为 64) — 每个 head 的维度。
  • vocab_size (int, 可选, 默认为 32768) — MAMBA2 模型的词汇表大小。 定义了在调用 Mamba2Model 时传递的 inputs_ids 可以表示的不同 token 的数量。
  • hidden_size (int, 可选, 默认为 4096) — 嵌入和隐藏状态的维度。
  • state_size (int, 可选, 默认为 128) — 状态空间潜在变量的形状。
  • num_hidden_layers (int, 可选, 默认为 64) — 模型中隐藏层的数量。
  • layer_norm_epsilon (float, 可选, 默认为 1e-05) — 层归一化层中使用的 epsilon 值。
  • pad_token_id (int, 可选, 默认为 1) — 填充 token id。
  • bos_token_id (int, 可选, 默认为 0) — 词汇表中句子开始 token 的 id。
  • eos_token_id (int, 可选, 默认为 2) — 词汇表中句子结束 token 的 id。
  • expand (int, 可选, 默认为 2) — 用于确定中间大小的扩展因子。
  • conv_kernel (int, 可选, 默认为 4) — 卷积核的大小。
  • n_groups (int, 可选, 默认为 8) — mamba 2 的演化矩阵的组数。
  • use_bias (bool, 可选, 默认为 False) — 是否在 mixer 模块的 [“in_proj”, “out_proj”] 中使用偏置
  • use_conv_bias (bool, 可选, 默认为 True) — 是否在 mixer 模块的卷积层中使用偏置。
  • hidden_act (str, 可选, 默认为 "silu") — 解码器中的非线性激活函数(函数或字符串)。
  • initializer_range (float, 可选, 默认为 0.1) — 用于初始化所有权重矩阵的 truncated_normal_initializer 的标准差。
  • residual_in_fp32 (bool, 可选, 默认为 True) — 残差是否应使用 float32 数据类型。如果设置为 False,残差将保持与模型其余部分相同的 dtype
  • time_step_rank (Union[int,str], 可选, 默认为 "auto") — 离散化投影矩阵的秩。"auto" 表示它将默认为 math.ceil(self.hidden_size / 16)
  • time_step_min (float, 可选, 默认为 0.001) — 用于限定 dt_proj.bias 的最小 time_step
  • time_step_max (float, 可选, 默认为 0.1) — 用于限定 dt_proj.bias 的最大 time_step
  • time_step_floor (float, 可选, 默认为 0.0001) — dt_proj.bias 层初始化的最小钳制值。
  • time_step_limit (tuple, 可选, 默认为 (0.0, inf)) — 接受的时间步长值范围。
  • rescale_prenorm_residual (bool, 可选, 默认为 False) — 是否在初始化时重新缩放 out_proj 权重。
  • use_cache (bool, 可选, 默认为 True) — 是否应使用缓存。
  • rms_norm (bool, 可选, 默认为 True) — 是否使用 RMS 归一化。
  • chunk_size (int, 可选, 默认为 256) — 将构成序列的块的大小。
  • tie_word_embeddings (bool, 可选, 默认为 False) — 是否绑定词嵌入。

这是用于存储 Mamba2Model 配置的配置类。它用于根据指定的参数实例化 MAMBA2 模型,定义模型架构。使用默认值实例化配置将产生与 MAMBA2 state-spaces/mamba2-2.8b 架构类似的配置。

配置对象继承自 PretrainedConfig,可用于控制模型输出。请阅读 PretrainedConfig 中的文档以获取更多信息。

示例

>>> from transformers import Mamba2Config, Mamba2Model

>>> # Initializing a Mamba2 configuration
>>> configuration = Mamba2Config()

>>> # Initializing a model (with random weights) from the configuration
>>> model = Mamba2Model(configuration)

>>> # Accessing the model configuration
>>> configuration = model.config

Mamba2Model

class transformers.Mamba2Model

< >

( config )

参数

  • config (Mamba2Config) — 带有模型所有参数的模型配置类。使用配置文件初始化不会加载与模型关联的权重,仅加载配置。查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

裸 MAMBA2 模型 Transformer,输出原始隐藏状态,顶部没有任何特定的 head。

此模型继承自 PreTrainedModel。查看超类文档,了解库为其所有模型实现的通用方法(例如下载或保存、调整输入嵌入大小、剪枝 head 等)。

此模型也是 PyTorch torch.nn.Module 子类。将其用作常规 PyTorch 模块,并参阅 PyTorch 文档,了解与常规用法和行为相关的所有事项。

forward

< >

( input_ids: typing.Optional[torch.LongTensor] = None inputs_embeds: typing.Optional[torch.LongTensor] = None cache_params: typing.Optional[transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2Cache] = None use_cache: typing.Optional[bool] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None cache_position: typing.Optional[torch.LongTensor] = None attention_mask: typing.Optional[torch.Tensor] = None **kwargs ) transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2Outputtuple(torch.FloatTensor)

参数

  • input_ids (形状为 (batch_size, input_ids_length)torch.LongTensor) — 词汇表中输入序列标记的索引。

    如果 cache_params.seqlen_offset>0,则只有那些尚未计算过去的 input_ids 应该作为 input_ids 传递。

    索引可以使用 AutoTokenizer 获取。 有关详细信息,请参阅 PreTrainedTokenizer.encode()PreTrainedTokenizer.call()

    什么是输入 ID?

  • inputs_embeds (形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)torch.FloatTensor, 可选) — 可选地,您可以选择直接传递嵌入表示,而不是传递 input_ids。 如果您想要比模型的内部嵌入查找矩阵更好地控制如何将 input_ids 索引转换为关联向量,这将非常有用。
  • cache_params (Mamba2Cache, 可选) — 如果传入,模型将在所有块中使用之前的状态(这将给出 input_ids 的输出,就好像模型添加了 state_input_ids + input_ids 作为上下文一样)。
  • use_cache (bool, 可选) — 如果设置为 True,则返回 cache_params,并且可以用于快速生成下一个 logits。
  • output_hidden_states (bool, 可选) — 是否返回所有层的隐藏状态。 有关更多详细信息,请参阅返回张量下的 hidden_states
  • return_dict (bool, 可选) — 是否返回 ModelOutput 而不是普通元组。
  • cache_position (形状为 (batch_size,)torch.LongTensor, 可选) — 当前输入在缓存中的位置。这用于确保缓存已正确更新。 如果传递了 cache_params,则也应传递 cache_position
  • attention_mask (形状为 (batch_size, sequence_length)torch.FloatTensor, 可选) — 用于避免在填充标记索引上执行注意力的掩码。 掩码值在 [0, 1] 中选择:

    • 1 表示未掩码的标记,
    • 0 表示已掩码的标记。

    什么是注意力掩码?

返回

transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2Outputtuple(torch.FloatTensor)

一个 transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2Outputtorch.FloatTensor 元组(如果传递了 return_dict=False 或当 config.return_dict=False 时),包含各种元素,具体取决于配置 (Mamba2Config) 和输入。

  • last_hidden_state (形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)torch.FloatTensor) — 模型最后一层输出端的隐藏状态序列。

  • cache_params (Mamba2Cache) — 模型在最后时间步的状态。 可以与下一个 input_ids 一起在 forward 方法中使用,以避免提供旧的 input_ids

    包括选择性扫描后的状态空间模型状态矩阵和卷积状态

  • hidden_states (tuple(torch.FloatTensor), 可选, 当传递 output_hidden_states=True 或当 config.output_hidden_states=True 时返回) — torch.FloatTensor 元组(如果模型具有嵌入层,则为嵌入输出一个,+ 每层的输出一个),形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)

    模型在每层输出端的隐藏状态,以及可选的初始嵌入输出。

Mamba2Model forward 方法,覆盖了 __call__ 特殊方法。

尽管 forward 传递的配方需要在该函数中定义,但应该在之后调用 Module 实例而不是此函数,因为前者负责运行预处理和后处理步骤,而后者会静默地忽略它们。

示例

>>> from transformers import AutoTokenizer, Mamba2Model
>>> import torch

>>> tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("mistralai/mamba-codestral-7B-v0.1")
>>> model = Mamba2Model.from_pretrained("mistralai/mamba-codestral-7B-v0.1")

>>> inputs = tokenizer("Hello, my dog is cute", return_tensors="pt")
>>> outputs = model(**inputs)

>>> last_hidden_states = outputs.last_hidden_state

Mamba2LMHeadModel

class transformers.Mamba2ForCausalLM

< >

( config )

参数

  • config (Mamba2Config) — 带有模型所有参数的模型配置类。使用配置文件初始化不会加载与模型关联的权重,仅加载配置。查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

带有语言建模 head 的 MAMBA2 模型 Transformer(权重未绑定到输入嵌入的线性层)。

此模型继承自 PreTrainedModel。查看超类文档,了解库为其所有模型实现的通用方法(例如下载或保存、调整输入嵌入大小、剪枝 head 等)。

此模型也是 PyTorch torch.nn.Module 子类。将其用作常规 PyTorch 模块,并参阅 PyTorch 文档,了解与常规用法和行为相关的所有事项。

forward

< >

( input_ids: typing.Optional[torch.LongTensor] = None inputs_embeds: typing.Optional[torch.FloatTensor] = None cache_params: typing.Optional[transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2Cache] = None labels: typing.Optional[torch.LongTensor] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None use_cache: typing.Optional[bool] = None cache_position: typing.Optional[torch.Tensor] = None attention_mask: typing.Optional[torch.Tensor] = None **kwargs ) transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2CausalLMOutput or tuple(torch.FloatTensor)

参数

  • input_ids (形状为 (batch_size, input_ids_length)torch.LongTensor) — 词汇表中输入序列 tokens 的索引。

    如果 cache_params.seqlen_offset>0,则只有未计算过 past 的 input_ids 应作为 input_ids 传递。

    索引可以使用 AutoTokenizer 获得。 有关详细信息,请参阅 PreTrainedTokenizer.encode()PreTrainedTokenizer.call()

    什么是输入 IDs?

  • inputs_embeds (形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)torch.FloatTensor, 可选) — (可选)您可以选择直接传递嵌入表示,而不是传递 input_ids。 如果您希望比模型的内部嵌入查找矩阵更精确地控制如何将 input_ids 索引转换为关联的向量,这将非常有用。
  • cache_params (Mamba2Cache, 可选) — 如果传入,模型将在所有块中使用之前的状态(这将给出为 input_ids 提供的输出,就好像模型添加了 state_input_ids + input_ids 作为上下文)。
  • use_cache (bool, 可选) — 如果设置为 True,则返回 cache_params,并且可以用于快速生成下一个 logits。
  • output_hidden_states (bool, 可选) — 是否返回所有层的 hidden states。 有关更多详细信息,请参阅返回 tensors 下的 hidden_states
  • return_dict (bool, 可选) — 是否返回 ModelOutput 而不是普通的 tuple。
  • cache_position (形状为 (batch_size,)torch.LongTensor, 可选) — 缓存中当前输入的位置。 这用于确保缓存被正确更新。 如果传递了 cache_params,则也应传递 cache_position
  • attention_mask (形状为 (batch_size, sequence_length)torch.FloatTensor, 可选) — 用于避免在 padding token 索引上执行 attention 的 Mask。 Mask 值在 [0, 1] 中选择:

    • 1 代表 未被 mask 的 tokens,
    • 0 代表 已被 mask 的 tokens。

    什么是 attention masks?

  • labels (形状为 (batch_size, sequence_length)torch.LongTensor, 可选) — 用于语言建模的标签。 请注意,标签在模型内部被移动,即您可以设置 labels = input_ids 索引在 [-100, 0, ..., config.vocab_size] 中选择。 所有设置为 -100 的标签都将被忽略(mask),损失仅针对 [0, ..., config.vocab_size] 中的标签计算。

返回

transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2CausalLMOutputtuple(torch.FloatTensor)

一个 transformers.models.mamba2.modeling_mamba2.Mamba2CausalLMOutput 或一个 torch.FloatTensor 的 tuple (如果传递了 return_dict=False 或当 config.return_dict=False 时),包含取决于配置 (Mamba2Config) 和输入的各种元素。

  • loss (形状为 (1,)torch.FloatTensor, 可选, 当提供 labels 时返回) — 语言建模损失(用于下一个 token 预测)。

  • logits (形状为 (batch_size, sequence_length, config.vocab_size)torch.FloatTensor) — 语言建模头的预测分数(SoftMax 之前每个词汇表 token 的分数)。

  • cache_params (Mamba2Cache) — 模型在最后时间步的状态。 可以与下一个 input_ids 一起在 forward 方法中使用,以避免提供旧的 input_ids

    包括选择性扫描后的状态空间模型状态矩阵和卷积状态

  • hidden_states (tuple(torch.FloatTensor), 可选, 当传递 output_hidden_states=True 或当 config.output_hidden_states=True 时返回) — torch.FloatTensor 元组(如果模型具有嵌入层,则为嵌入输出一个,+ 每层的输出一个),形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)

    模型在每层输出端的隐藏状态,以及可选的初始嵌入输出。

Mamba2ForCausalLM forward 方法,覆盖了 __call__ 特殊方法。

尽管 forward 传递的配方需要在该函数中定义,但应该在之后调用 Module 实例而不是此函数,因为前者负责运行预处理和后处理步骤,而后者会静默地忽略它们。

示例

>>> import torch
>>> from transformers import AutoTokenizer, Mamba2ForCausalLM

>>> tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("mistralai/mamba-codestral-7B-v0.1")
>>> model = Mamba2ForCausalLM.from_pretrained("mistralai/mamba-codestral-7B-v0.1")

>>> inputs = tokenizer("Hello, my dog is cute", return_tensors="pt")
>>> outputs = model(**inputs, labels=inputs["input_ids"])
>>> loss = outputs.loss
>>> logits = outputs.logits
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