本文來自于微信公眾號(hào) AIGC開放社區(qū)，作者:AIGC開放社區(qū)。

　　隨著GPT-4o、Gemini等多模態(tài)大模型的出現(xiàn)，對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的需求呈指數(shù)級(jí)上升。無論是自然語(yǔ)言文本理解、計(jì)算機(jī)視覺還是語(yǔ)音識(shí)別，使用精心標(biāo)注的數(shù)據(jù)集能帶來顯著的性能提升，同時(shí)大幅減少所需的訓(xùn)練數(shù)據(jù)量。

　　但目前多數(shù)模型的數(shù)據(jù)處理流程嚴(yán)重依賴于人工篩選，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力并且成本非常高，難以應(yīng)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)集的需求。

　　因此，谷歌Deepmind的研究人員提出了創(chuàng)新數(shù)據(jù)篩選方法JEST，通過聯(lián)合選擇數(shù)據(jù)批次來加速多模態(tài)大模型的學(xué)習(xí)效率。與目前最先進(jìn)的算法相比，JEST可以將大模型的數(shù)據(jù)篩選效率提升13倍，算力需求降低10倍。

　　JEST三種評(píng)分策略

　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)注方法通常針對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行操作，但一個(gè)批次數(shù)據(jù)的質(zhì)量不僅取決于其內(nèi)部各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的獨(dú)立質(zhì)量，還受到它們組合方式的影響。那些難解的負(fù)樣本，也就是標(biāo)簽雖不同卻緊密聚集在一起的點(diǎn)，被證明比容易解決的例子更能提供有效的學(xué)習(xí)信號(hào)。

　　而JEST算法可以從更大的超級(jí)批次中高效地挑選出相關(guān)性高的子批次。與傳統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)采樣方法不同，JEST不是給每個(gè)單獨(dú)的例子打分，而是對(duì)整個(gè)子批次進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)這些批次級(jí)別的分?jǐn)?shù)進(jìn)行采樣。

　　JEST的核心在于使用模型為基礎(chǔ)的評(píng)分函數(shù)，這些函數(shù)結(jié)合了學(xué)習(xí)者模型的損失或預(yù)訓(xùn)練參考模型的損失，并提供硬學(xué)習(xí)者、易參考和可學(xué)習(xí)性三種評(píng)分策略。

　　硬學(xué)習(xí)者策略通過計(jì)算子批次在當(dāng)前學(xué)習(xí)者模型下的高損失，選擇那些模型尚未掌握的樣本，以避免浪費(fèi)資源在已知信息上。但是，對(duì)于大而雜亂的數(shù)據(jù)集，這種策略可能適得其反，因?yàn)闀?huì)過度采樣噪聲樣本。

　　易參考策略恰好相反，它優(yōu)先選擇對(duì)預(yù)訓(xùn)練參考模型而言比較的數(shù)據(jù)，損失較低的樣本。這種策略在多模態(tài)學(xué)習(xí)中已被成功應(yīng)用，用于識(shí)別高質(zhì)量的例子，但缺點(diǎn)是過于依賴參考模型的選擇，可能不適用于大規(guī)模計(jì)算預(yù)算。

　　可學(xué)習(xí)性策略則合了前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，通過計(jì)算學(xué)習(xí)者模型和參考模型的損失之差，選擇那些既未被學(xué)習(xí)者掌握又對(duì)參考模型相對(duì)簡(jiǎn)單的樣本。

　　這種策略既能避免噪聲數(shù)據(jù)的干擾，又能保證選取的數(shù)據(jù)是模型可以學(xué)習(xí)，因此在大規(guī)模學(xué)習(xí)中即使對(duì)單個(gè)例子進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序也能加速訓(xùn)練過程。

　　模型近似和多分辨率訓(xùn)練

　　為了進(jìn)一步增強(qiáng)JEST算法的性能以及對(duì)算力需求的降低，還使用了模型近似和多分辨率訓(xùn)練兩種方法。

　　模型近似主要通過兩種方式實(shí)現(xiàn):一是降低圖像分辨率，二是減少模型層的計(jì)算，幫助大模型在保持模型性能的同時(shí)，顯著減少每次迭代所需的算力需求。

　　降低圖像分辨率是一種直觀的近似方法。在傳統(tǒng)的高分辨率圖像處理中，模型需要對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行分析和學(xué)習(xí)，這無疑增加了算力負(fù)擔(dān)。

　　而在JEST算法中，通過將圖像分辨率降低，減少了模型需要處理的像素?cái)?shù)量，從而降低了單次迭代的計(jì)算成本，并且對(duì)模型的性能影響很小。

　　減少模型層的計(jì)算則是另一種有效的近似手段。深度學(xué)習(xí)模型通常包含多個(gè)層次，每個(gè)層次都可能帶來計(jì)算量的增加。JEST算法通過在評(píng)分階段使用簡(jiǎn)化的模型結(jié)構(gòu)，減少了模型在每次迭代中的算力負(fù)荷，也不會(huì)影響模型最終的訓(xùn)練結(jié)果。

　　多分辨率訓(xùn)練允許模型在不同的分辨率下處理數(shù)據(jù)，從而在訓(xùn)練過程中實(shí)現(xiàn)更高的靈活性和效率。

　　在多分辨率訓(xùn)練中，模型首先在較低分辨率下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，這有助于快速捕捉數(shù)據(jù)的大致特征。然后，模型在較高分辨率下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更細(xì)致的分析，以提取更精細(xì)的特征信息。這種分階段的處理方式不僅提高了模型對(duì)數(shù)據(jù)的理解能力，也使得模型能夠在不同層次上進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)。

　　此外，多分辨率訓(xùn)練還有助于提高模型的泛化能力。通過在不同分辨率下訓(xùn)練，模型能夠?qū)W習(xí)到不同尺度的特征，這使得模型在面對(duì)不同尺寸和分辨率的輸入數(shù)據(jù)時(shí)，都能夠表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。

　　為了測(cè)試JEST算法的有效性，在ImageNet、COCO等數(shù)據(jù)集上，對(duì)圖像分類、零樣本學(xué)習(xí)、圖像到文本的檢索和文本到圖像檢索等任務(wù)上進(jìn)行了綜合測(cè)試。

　　結(jié)果顯示，JEST在多個(gè)任務(wù)上都取得了顯著的數(shù)據(jù)篩選效率，例如，當(dāng)過濾90%的數(shù)據(jù)時(shí)，JEST僅需使用6700萬樣本即可達(dá)到傳統(tǒng)方法使用30億樣本的性能水平，相當(dāng)于效率提升13倍和算力降低了10倍，同時(shí)還能幫助大模型提升大約6%的性能。