勾配蓄積は、特にJAXのようなフレームワークでニューラルネットワークをトレーニングするときにメモリの制約を緩和するのに役立つ手法です。追加のメモリを必要とせずに、より大きなバッチサイズのシミュレーションを可能にします。これは、限られたGPUリソースを使用する場合に重要です。
勾配蓄積の仕組み:
1。拡張勾配:各バッチの後にモデルパラメーターを更新する代わりに、勾配が複数のバッチに蓄積されます。これは、通常、Nバッチごとにモデルのパラメーターがあまり頻繁に更新されないことを意味します。
2。メモリの使用量の削減:バッチごとにモデルを更新しないことにより、ピークメモリの使用量が大幅に削減されます。これは、大きなバッチをメモリにロードするのではなく、一度に単一のバッチ(またはマイクロバッチ)のみを処理する必要があるためです。
3。より大きなバッチサイズのシミュレーション:複数のバッチに勾配を蓄積すると、より大きなバッチサイズでトレーニングの動作を効果的に模倣します。これにより、トレーニングの安定性が向上し、モデルのパフォーマンスが向上する可能性があります。これは、バッチサイズが大きいほど安定したグラデーションの更新につながることが多いためです。
4。JAXの実装:JAXでは、Jaxの「Jax.Grad`関数を使用して手動で蓄積することにより、勾配蓄積を実装できます。その後、これらの蓄積された勾配を適用してモデルパラメーターを更新します。このプロセスは、特定のメモリの制約とトレーニング要件に基づいて自動化またはカスタマイズできます。
要約すると、JAXの勾配蓄積は、追加のメモリを必要とせずに大きなバッチサイズのシミュレーションを可能にすることにより、メモリの制約を管理するのに役立ち、それにより、限られたハードウェアリソースでのニューラルネットワークのより効率的なトレーニングを可能にします。
引用:[1] https://optax.readthedocs.io/en/latest/_collections/examples/gradient_accumulation.html
[2] https://www.hopsworks.ai/dictionary/gradient-accumulation
[3] https://arxiv.org/abs/2406.12356
[4] https://www.reddit.com/r/machinelearning/comments/wxvlcc/d_does_gradient_accumulation_achieve_anything/
[5] https://www.databricks.com/blog/farewell-oom
[6] https://docs.vultr.com/how-to-use-gradient-Accumulation-to-overcome-gpu-memory-limitations
[7] https://stackoverflow.com/questions/70461130/clarification-about-gradient-Accumulation
[8] https://stackoverflow.com/questions/55268762/how-to-accumulate-gradients-for-large-batch-sizes-in-keras