Checkpoining gradient trong jax, được triển khai bằng `jax.checkpoint` (còn được gọi là` jax.remat`), là một kỹ thuật được thiết kế để giảm sử dụng bộ nhớ trong quá trình tính toán độ dốc trong các mô hình học máy. Phương pháp này hoạt động bằng cách lưu trữ có chọn lọc các giá trị trung gian trong quá trình chuyển tiếp của tính toán và tính toán lại chúng khi cần thiết trong quá trình vượt qua, thay vì lưu trữ tất cả các giá trị trung gian.
Cách thức hoạt động:
1. Giảm bộ nhớ: Bằng cách không lưu trữ tất cả các giá trị trung gian, việc kiểm tra độ dốc làm giảm việc sử dụng bộ nhớ cực đại cần thiết cho các tính toán gradient. Điều này đặc biệt có lợi cho các mô hình lớn trong đó kích hoạt trung gian có thể tiêu thụ bộ nhớ quan trọng.
2. Đánh đổi: Việc giảm sử dụng bộ nhớ đến với chi phí tăng thời gian tính toán. Trong quá trình vượt qua, một số giá trị trung gian được tính toán lại thay vì được lấy từ bộ nhớ, điều này có thể dẫn đến chi phí tính toán bổ sung.
3. Hiệu quả: Hiệu quả của việc kiểm tra độ dốc trong việc giảm sử dụng bộ nhớ phụ thuộc vào kích thước mô hình và độ phức tạp. Đối với các mô hình nhỏ hơn, tác động có thể bị hạn chế do các tối ưu hóa cơ bản như biên dịch XLA và JIT [2] [3]. Tuy nhiên, đối với các mô hình lớn hơn với các kích hoạt trung gian đáng kể, việc kiểm tra có thể làm giảm đáng kể các yêu cầu bộ nhớ.
4. Thực hiện: Trong JAX, bạn có thể áp dụng `jax.checkpoint` cho các chức năng cụ thể trong mô hình của bạn để kiểm soát các trung gian nào được lưu so với tính toán lại. Điều này cho phép cân bằng giữa hiệu quả bộ nhớ và chi phí tính toán [1] [3].
Nhìn chung, kiểm tra độ dốc trong JAX là một công cụ có giá trị để quản lý việc sử dụng bộ nhớ trong các tính toán học máy quy mô lớn, mặc dù hiệu quả của nó có thể thay đổi dựa trên kiến trúc mô hình cụ thể và môi trường tính toán.
Trích dẫn:[1] https://app.studyraid.com/en/read/11969/381948/memory-optimization-methods
[2] https://github.com/google/jax/issues/19822
[3] https://docs.jax.dev/en/latest/gradient-checkpoining.html
[4] https://proceedings.mlsys.org/paper_files/paper/2023/file/8a27bb69950c0b46cdb36d10e5514cc8-Paper-mlsys2023.pdf
[5] https://arxiv.org/abs/2412.11810
[6] https://stackoverflow.com/questions/52795440/memory-saving-gradients-or-memory-check-pointing-in-keras
[7] https://discuss.pytorch.org/t/gradient-checkpointing-does-not-reduce-memory-usage/71421
[8] https://openreview.net/forum?id=QHXJQOMDDF