# 7.0. LoRA Improvements in fine-tuning

## LoRA Improvements

> [!TIP]
> Використання **LoRA значно зменшує обчислення**, необхідні для **додаткового налаштування** вже навчених моделей.

LoRA дозволяє ефективно додатково налаштовувати **великі моделі**, змінюючи лише **невелику частину** моделі. Це зменшує кількість параметрів, які потрібно навчати, економлячи **пам'ять** та **обчислювальні ресурси**. Це відбувається тому, що:

1. **Зменшує кількість навчальних параметрів**: Замість оновлення всієї матриці ваг у моделі, LoRA **ділить** матрицю ваг на дві менші матриці (названі **A** та **B**). Це робить навчання **швидшим** і вимагає **менше пам'яті**, оскільки потрібно оновити менше параметрів.

1. Це відбувається тому, що замість обчислення повного оновлення ваги шару (матриці), воно апроксимує його до добутку 2 менших матриць, зменшуючи оновлення для обчислення:\

<figure><img src="../../images/image (9) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

2. **Зберігає оригінальні ваги моделі незмінними**: LoRA дозволяє зберігати оригінальні ваги моделі такими ж, і лише оновлює **нові маленькі матриці** (A та B). Це корисно, оскільки означає, що оригінальні знання моделі зберігаються, і ви лише налаштовуєте те, що необхідно.
3. **Ефективне специфічне налаштування завдань**: Коли ви хочете адаптувати модель до **нового завдання**, ви можете просто навчити **маленькі матриці LoRA** (A та B), залишаючи решту моделі без змін. Це **набагато ефективніше**, ніж повторне навчання всієї моделі.
4. **Ефективність зберігання**: Після додаткового налаштування, замість збереження **цілої нової моделі** для кожного завдання, вам потрібно зберігати лише **матриці LoRA**, які є дуже маленькими в порівнянні з усією моделлю. Це полегшує адаптацію моделі до багатьох завдань без використання занадто багато пам'яті.

Для реалізації LoraLayers замість лінійних під час додаткового налаштування, тут пропонується цей код [https://github.com/rasbt/LLMs-from-scratch/blob/main/appendix-E/01_main-chapter-code/appendix-E.ipynb](https://github.com/rasbt/LLMs-from-scratch/blob/main/appendix-E/01_main-chapter-code/appendix-E.ipynb):
```python
import math

# Create the LoRA layer with the 2 matrices and the alpha
class LoRALayer(torch.nn.Module):
def __init__(self, in_dim, out_dim, rank, alpha):
super().__init__()
self.A = torch.nn.Parameter(torch.empty(in_dim, rank))
torch.nn.init.kaiming_uniform_(self.A, a=math.sqrt(5))  # similar to standard weight initialization
self.B = torch.nn.Parameter(torch.zeros(rank, out_dim))
self.alpha = alpha

def forward(self, x):
x = self.alpha * (x @ self.A @ self.B)
return x

# Combine it with the linear layer
class LinearWithLoRA(torch.nn.Module):
def __init__(self, linear, rank, alpha):
super().__init__()
self.linear = linear
self.lora = LoRALayer(
linear.in_features, linear.out_features, rank, alpha
)

def forward(self, x):
return self.linear(x) + self.lora(x)

# Replace linear layers with LoRA ones
def replace_linear_with_lora(model, rank, alpha):
for name, module in model.named_children():
if isinstance(module, torch.nn.Linear):
# Replace the Linear layer with LinearWithLoRA
setattr(model, name, LinearWithLoRA(module, rank, alpha))
else:
# Recursively apply the same function to child modules
replace_linear_with_lora(module, rank, alpha)
```
## References

- [https://www.manning.com/books/build-a-large-language-model-from-scratch](https://www.manning.com/books/build-a-large-language-model-from-scratch)