OpenELM - 苹果开源的高效语言模型系列

OpenELM是什么

OpenELM是Apple苹果公司最新推出的系列高效开源的语言模型，包括OpenELM-270M、OpenELM-450M、OpenELM-1_1B和OpenELM-3B不同参数规模的版本（分为预训练版和指令微调版）。该大模型利用层间缩放策略在Transformer模型的每一层中进行参数的非均匀分配，以此提高模型的准确度和效率。该模型在公共数据集上进行了预训练，并且在多个自然语言处理任务上展现出了优异的性能。OpenELM的代码、预训练模型权重以及训练和评估流程全部开放，旨在促进开放研究和社区的进一步发展。

OpenELM的基本信息

参数规模：OpenELM总共有八个模型，其中四个是预训练的，四个是指令微调的，涵盖了 2.7 亿到 30 亿个参数之间的不同参数规模（270M、450M、1.1B和3B）。
技术架构：OpenELM采用了基于Transformer的架构，使用了层间缩放（layer-wise scaling）策略，通过调整注意力头数和前馈网络（FFN）的乘数来实现参数的非均匀分配。该模型采用了分组查询注意力（Grouped Query Attention, GQA）代替多头注意力（Multi-Head Attention, MHA），使用SwiGLU激活函数代替传统的ReLU，以及RMSNorm作为归一化层。
预训练数据：OpenELM使用了多个公共数据集进行预训练，包括RefinedWeb、deduplicated PILE、RedPajama的子集和Dolma v1.6的子集，总计约1.8万亿个token。
开源许可：OpenELM的代码、预训练模型权重和训练指南都是在开放源代码许可证下发布的。此外，苹果还发布了将模型转换为 MLX 库的代码，从而在苹果设备上进行推理和微调。

OpenELM的官网入口

arXiv研究论文：https://arxiv.org/abs/2404.14619
GitHub模型权重和训练配置：https://github.com/apple/corenet
指令微调版模型Hugging Face地址：https://huggingface.co/collections/apple/openelm-instruct-models-6619ad295d7ae9f868b759ca
预训练版模型Hugging Face地址：https://huggingface.co/collections/apple/openelm-pretrained-models-6619ac6ca12a10bd0d0df89e

OpenELM的技术架构

Transformer架构：OpenELM采用了仅解码器（decoder-only）的Transformer模型架构，这是一种在自然语言处理中广泛使用的架构，特别适用于处理序列数据。
层间缩放（Layer-wise Scaling）：OpenELM通过层间缩放技术有效地在模型的每一层分配参数。这意味着模型的早期层（接近输入端）使用较小的注意力维度和前馈网络维度，而接近输出端的层则逐渐增加这些维度的大小。
分组查询注意力（Grouped Query Attention, GQA）：OpenELM使用了GQA代替传统的多头注意力（Multi-Head Attention, MHA）。GQA是一种注意力机制的变体，旨在提高模型处理长距离依赖的能力。
RMSNorm归一化：OpenELM使用了RMSNorm作为其归一化层，一种有助于稳定训练过程的技术。
SwiGLU激活函数：在前馈网络（Feed Forward Network, FFN）中，OpenELM使用了SwiGLU激活函数，一种门控激活函数，有助于模型捕捉复杂的模式。
RoPE位置编码：为了编码位置信息，OpenELM使用了旋转位置编码（Rotary Positional Embedding, RoPE），一种可以处理序列中元素顺序的编码方式。
Flash注意力：在计算缩放点积注意力（scaled dot-product attention）时，OpenELM使用了Flash注意力，这是一种快速且内存高效的注意力计算方法。

OpenELM的性能表现

研究人员将OpenELM与PyThia、Cerebras-GPT、TinyLlama、OpenLM、MobiLlama和OLMo等模型进行了比较。在相似的模型大小下，OpenELM在ARC、BoolQ、HellaSwag、PIQA、SciQ和WinoGrande等主流的任务测试中的多数任务上展现出了更高的准确度。尤其是，与OLMo模型相比，OpenELM在参数数量和预训练数据更少的情况下，准确率依然更高。