你的学习率调度可能缺乏理论依据:权重归一化训练中的有效学习率调度

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摘要

该论文指出,权重归一化(WN)训练的收益主要源于其诱导出的有效学习率(ELR)轨迹,而非归一化本身,并据此提出 AIR(仿射平方根倒数衰减)调度策略。在 1280 亿词元的混合专家模型(MoE)预训练实验中,AIR 在训练损失、下游性能和超参数鲁棒性方面均优于余弦退火等调度方案。

权重归一化(WN)训练正成为传统权重衰减(WD)的一种颇具吸引力的替代方案,近期研究报告称,其在预训练损失方面取得了显著改善。我们表明,这些改善主要源于其诱导的有效学习率(ELR)轨迹,而非仅仅源于归一化本身。匹配 ELR 轨迹后,WN 与 WD 的训练损失动态在很大程度上趋于一致。因此,调度设计应以 ELR 为目标,而不应仅关注名义学习率(LR)。基于这一原则,我们提出了 AIR(仿射平方根倒数衰减),将理论推导出的 1/t 衰减与仿射调整相结合,以在有限训练周期内满足预设的峰值和终值学习率。我们进一步发现,训练后期的 ELR 调度是其收益的关键来源,因为采用相同的后期调度会削弱早期学习率选择的影响。在 1280 亿 token 的混合专家模型预训练实验中,AIR 在训练损失、下游性能和超参数鲁棒性方面均优于余弦调度及其他候选调度;在累积学习率相同的情况下,其最终训练损失较余弦调度降低了约 0.01。将相同的 ELR 轨迹应用于 WD,可以复现相应的训练动态,表明这些收益同样适用于固定范数训练之外的情形,并确立了 ELR 作为调度对象的理论依据。
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摘要

权重归一化训练的收益主要由有效学习率轨迹驱动,这促使我们提出了一种仿射逆平方根调度,以改善大规模预训练损失和鲁棒性。

权重归一化 (WN) 训练正成为传统权重衰减 (https://huggingface.co/papers?q=weight%20decay) (WD) 的一种有吸引力的替代方案,近期研究报告称其能够显著降低预训练损失。我们表明,这些收益主要源于其引起的有效学习率 (https://huggingface.co/papers?q=effective%20learning%20rate) (ELR) 轨迹,而非仅仅源于归一化本身。匹配 ELR 轨迹后,WN 和 WD 的训练损失动态在很大程度上趋于一致。因此,调度设计应以 ELR 为目标,而不应仅关注名义学习率 (LR)。基于这一原则,我们提出了 AIR (https://huggingface.co/papers?q=AIR)(仿射逆平方根衰减 (https://huggingface.co/papers?q=Affine%20Inverse-square-Root%20decay)),将理论推导出的 1/t 衰减与仿射调整相结合,以在有限训练周期内满足预设的峰值和终点学习率。我们进一步发现,训练后期的 ELR 调度是其收益的关键来源,因为采用相同的后期调度会削弱早期学习率选择的影响。在 1280 亿 token 的混合专家 (https://huggingface.co/papers?q=Mixture-of-Experts) 预训练实验中,AIR (https://huggingface.co/papers?q=AIR) 在训练损失、下游性能和超参数鲁棒性 (https://huggingface.co/papers?q=hyperparameter%20robustness) 方面均优于余弦调度和其他候选调度;在累计学习率相同的条件下,相较余弦调度,其最终训练损失降低了约 0.01。将相同的 ELR 轨迹应用于 WD,可以复现相应的训练动态,这表明其益处并不限于固定范数训练,并确立了 ELR 作为具有原则依据的调度对象的地位。

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