2023 성균관대 하계집중 산학협력프로젝트 VAIV ## GPT 기반의 자연스럽고(Friendly) 윤리적인(Harmless) 일상 대화형 챗봇 모델 ### Github : https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM # 연구 배경 및 목적 GPT-NEOX(Polyglot-ko) 기반 자연스럽고 윤리적인 한국어 기반 일상 대화형 챗봇 모델 구현 ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/18bb1ab4-8924-4b43-b538-1e6529297217) # 개발 내용 - Self-Instruct: GPT4를 이용한 데이터 증강 - RLHF(Reinforcement Learning from Human Feedback): 사람의 선호도를 반영한 강화학습 - DeepSpeed: 대규모 분산 딥러닝을 위한 새로운 메모리 최적화 기술 - Task 1: 강화학습 단계별 데이터셋 구축 - Task 2: SFT 모델 Instruction-tuning - Task 3: Reward 모델 ver1,2,3 구현 - Task 4: RLHF와 DeepSpeedChat을 통한 최종 모델 구현 (https://huggingface.co/Trofish/KULLM-RLHF) # Task1. 강화학습 단계별 데이터셋 구축 ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/4bb56e36-0c49-4d15-a2c6-2824867419a8) ![Screenshot 2024-06-18 at 11 05 55 AM](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/2f637065-fa25-4402-b319-113ff4c6e1a9) ![Screenshot 2024-06-18 at 11 06 08 AM](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/2a6c2e9b-1292-43b9-b5e7-5ced3643988d) # Task2. SFT 모델 Fine-tuning ## Baseline Model [- 고려대학교 NLP & AI 연구실과 HIAI 연구소가 개발한 한국어 LLM **"KULLM"** 사용](https://github.com/nlpai-lab/KULLM) ## Datasets ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/085610db-3714-43c3-855b-58baad2f4e8b) ## SFT Model Finetuning ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/0f5e36fa-20a8-43f9-bd03-5f8224d5e9d0) * 모델학습에는 Google Colab에서 제공하는 A100 40GB GPU 사용 ## SFT Model Evaluation ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/9fe9e5aa-6dc7-4c7b-8529-45e0a75db9c6) ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/a994a960-db7c-4e75-a11a-d7755d372722) * G-Eval: https://arxiv.org/abs/2303.16634 # Task3-1. Reward Model ver1 구현 ## Baseline Model - EleutherAI에서 개발한 초거대 한국어 언어 모델 **Polyglot-Ko** 사용 - 1.3b 모델과 5.8b 모델을 각각 실험 ## Datasets ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/0082da9b-b0b8-4089-8647-cffa5ce724fb) - InstructGPT의 데이터셋 구축 방법 - Reward 모델 학습 데이터셋으로 SFT 학습에 사용한 prompt(1,500개 - 일상대화:혐오표현=2:1)와 새로운 prompt(1,000개 - DeepSpeedChat 번역 데이터셋) 사용 - SFT 모델에서 한개의 prompt당 K개의 Response를 생성하고, 순위를 Labeling - 데이터셋 라벨링 - Instruct GPT의 경우 사람이 직접 Labeling을 하엿지만, 일관된 평가와 시간 단축을 위해 GPt-4와 G-Eval을 이용 - SFT에서 생성한 두 Response 중 G-Eval 평가 점수 합이 높은 것을 Chosen response로 결정 - 데이터셋 유형별로 G-Eval 평가 Prompt에 차이를 두었음 - ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/7d7117d0-02e9-42dd-8ce3-5244cf726bf8) ## Reward v1 Model Finetuning ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/da4d9b15-ec91-44bb-84d9-f28aeffd16ad) - InstructGPT 논문에 따르면, Reward 모델은 overfitting되면 성능이 크게 저하된다고 함 --> epoch 수를 1로 설정 - batch size나 learning rate 등 다른 hyper-parameter는 성능에 큰 영향이 없다고 함 - Colab A100 40GB 기준 총 학습 시간 4분 ## Reward v1 Model Evaluation ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/c21be612-b26d-4a1c-a1e2-6a99442660da) - Reward Model Template - "아래는 작업을 설명하는 명령어입니다. 요청을 적절히 완료하는 응답을 작성하세요. \n\n ### 명령어:\n{prompt}\n\n ### 응답:\n" # Task3-2. Reward Model ver2 구현 ## Reward Model ver1 Issues - 구현된 Reward Model의 성능이 좋지 않음 (Accuracy 0.65) - Reward Model ver1을 사용하여 Step3 학습시 혐오표현이 아닌데도 혐오표현이라고 인식하고 답변하는 문제 발생 ## Issue 해결방안 ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/6f4f0665-a8c7-4903-a626-f37018b7e4c9) - SFT 모델로 답변을 2개 생성하였을 때(Ver1), Chosen, Rejected 답변의 차이가 크게 없어 모델이 학습되지 않는 현상을 방지하기 위하여 2개의 모델 **(ChatGPT, SFT)**를 사용하여 답변을 생성(Ver2) - General Task 답변에 대한 평가 성능을 높이기 위해 Evol-instruct 데이터 추가 - 학습에 사용한 모든 데이터셋은 15 token 이하, cosine 유사도 0.5 이상일 경우 제거하는 Filtering 작업 수행 - 혐오표현 학습시(Ver1) Step3 강화학습 이후에 답변이 이상하게 생성되는 Issue가 있어, 혐오표현을 데이터를 제거하고 학습(Ver2) - RM-ver1은 GPT4가 Chosen, Rejected 레이블링을 진행하였지만, Resource 이슈로 인해 일부만 사람이 라벨링 진행 - 일상대화 데이터셋 - ChatGPT와 SFT 모두 일관되게 높은 퀄리티의 답변을 생성하지 않아, 사람이 직접 라벨링 진행 - RLHF 한국어 번역, Evol-Instruct 데이터셋 - ChatGPT가 일관되게 높은 퀄리티의 답변을 생성하여 ChatGPT를 Chosen, SFT를 Rejected로 라벨링 진행 ## Reward Model ver2 Evaluation ![image](https://github.com/VAIV-2023/RLHF-Korean-Friendly-LLM/assets/79634774/834cb645-7909-464b-b072-635aaac8eeff) # Task4. RLHF와 DeepSpeedChat을 통한 최종 모델 구현 - Microsoft에서 만든 대규모 분산 딥러닝을 위한 새로운 메모리 최적화 기술(DeepSpeed)을 RLHF Process에 적용한 DeepSpeedChat 사용 - Human preference로 학습을 시킨 Reward 모델과 강화학습을 통해 SFT 모델에 사람의 선호도를 반영하여 자연스럽고(FRIENDLY), 윤리적인 (HARMLESS) 챗봇 생성 ## Baseline Models - Actor Model: KULLM-SFT-V2 - Reward Model: Polyglot-Ko-Reward-V3 ## Training Options ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/ae2cdfe5-7552-4009-a99a-244e79d945dc) ## RLHF Training ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/3d4dbf68-5222-4f6a-a6d0-87ea176c5211) - 학습 결과, SFT 모델의 답변에 대한 퀄리티인 Reward가 상승하는 것을 확인 (사람의 선호도가 높은 답변을 생성) ## RLFH Model Evaluation ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/2b58ed3a-7ed5-4e60-ba4b-c9b291b1fdff) ![image](https://github.com/VAIV-2023/VAIV2023/assets/79634774/75b2a1ee-d7c0-4ba9-ab2f-727abab644e9) ## Final RLHF Model - https://huggingface.co/Trofish/KULLM-RLHF # Contributors 🙌 - 박성완 (성균관대학교 소프트웨어학과 20학번, waniboyy@gmail.com) - 송현빈 (성균관대학교 소프트웨어학과 20학번, shbin0519@gmail.com) - 허유민 (성균관대학교 소프트웨어학과 21학번, ymheo1123@gmail.com) - 홍여원 (성균관대학교 소프트웨어학과 20학번, ryeowon13@gmail.com)