ChatGLM3-6B模型分析

　　ChatGLM3是清华、智谱2023年开源的一款大模型。ChatGLM3-6B模型代码，目前还在研读中，尚未全部读完。

　　图1为ChatGLM3-6B模型简图，其结构基于Transformer Encoder架构的Encoder，大体上与BERT架构类似。ChatGLM3实现模型架构时，已预置支持P-tuning v2微调结构，图7中的PrefixEncoder，负责将若干Prefix Tokens映射到各GLM Block层的输入层，并与上一个GLM Block层的输出结合为当前GLM Block层的输入。后续各落地场景数据，只需通过P-tuning v2微调Prefix encoder即可。

图1 ChatGLM3-6B模型简图

1、算法论文及代码

• 论文

　　 《General Language Model Pretraining with Autoregressive Blank Infilling》

  　　https://arxiv.org/pdf/2103.10360

• 代码

　　https://modelscope.cn/models/ZhipuAI/chatglm3-6b/files

2、P tuning-v2微调机制

　　ChatGLM3模型内置支持P-tuning v2微调，图7中最左边一列始从Prefix tokens，然后自底向上Prefix Embedding X，这条支线是为后续微调ChatGLM3大模型，预置的微调结构。

       图2以第X层GLM Block为例，更为详细地描述P-tuning v2微调是如何实现的，图2中的Prefix序列有2个token：(t1，t2)，经由PrefixEncoder编码后，得到一个维度为[2, num_layers*hidden_size*2]的Prefix序列矩阵，第1个维度取值2，表示有2个token，即t1和t2，第2个维度取值，表示在每一层GLM Block，都会有2个(t1, t2)的Prefix序列，其中第1个(t1，t2)是输入给k矩阵的，而第2个(t1, t2)是输入给v矩阵的，且每一个t1、t2，其向量长度为hidden_size。

       从图2可知，ChatGLM3的每一层GLM Block，均可微调其输入中的k矩阵和v矩阵。由于引入了更多的微调参数，P-tuning v2相较P-tuning v1只能微调第一层GLM Block，其表达能力和微调效果，理论上会好很多。

图2 ChatGLM3之P-tuning v2实现原理

3、LoRA微调

       ChatGLM3除了“天然”支持P-tuning v2微调，还支持LoRA微调，但LoRA微调是通过peft库实现，即Parameter Efficient Finetune。

4、模型量化

　　ChatGLM3在加载模型时，可动态地进行4位或8位量化。ChatGLM3实际执行量化的代码，是由C/C++编写，并将编译后的可执行代码做BASE64编码，然后将base64编码结果通过硬编码的方式，写死在ChatGLM3的实现python代码中，即图3中的quantization_code变量存储的字符串，即量化代码字节流的base64编码。

       将quantization_code值经由Base64解码和BZ2解压缩后，得到一串字节流，见图3中右下角的命令行区域。

图3 ChatGLM3加载量化代码原理

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