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# Models

ベースクラスである [`PreTrainedModel`]、[`TFPreTrainedModel`]、[`FlaxPreTrainedModel`] は、モデルの読み込みと保存に関する共通のメソッドを実装しており、これはローカルのファイルやディレクトリから、またはライブラリが提供する事前学習モデル構成（HuggingFaceのAWS S3リポジトリからダウンロード）からモデルを読み込むために使用できます。

[`PreTrainedModel`] と [`TFPreTrainedModel`] は、次の共通のメソッドも実装しています：

- 語彙に新しいトークンが追加された場合に、入力トークン埋め込みのリサイズを行う
- モデルのアテンションヘッドを刈り込む

各モデルに共通するその他のメソッドは、[`~modeling_utils.ModuleUtilsMixin`]（PyTorchモデル用）および[`~modeling_tf_utils.TFModuleUtilsMixin`]（TensorFlowモデル用）で定義されており、テキスト生成の場合、[`~generation.GenerationMixin`]（PyTorchモデル用）、[`~generation.TFGenerationMixin`]（TensorFlowモデル用）、および[`~generation.FlaxGenerationMixin`]（Flax/JAXモデル用）もあります。


## PreTrainedModel

[[autodoc]] PreTrainedModel
    - push_to_hub
    - all

<a id='from_pretrained-torch-dtype'></a>


### 大規模モデルの読み込み

Transformers 4.20.0では、[`~PreTrainedModel.from_pretrained`] メソッドが再設計され、[Accelerate](https://huggingface.co/docs/accelerate/big_modeling) を使用して大規模モデルを扱うことが可能になりました。これには Accelerate >= 0.9.0 と PyTorch >= 1.9.0 が必要です。以前の方法でフルモデルを作成し、その後事前学習の重みを読み込む代わりに（これにはメモリ内のモデルサイズが2倍必要で、ランダムに初期化されたモデル用と重み用の2つが必要でした）、モデルを空の外殻として作成し、事前学習の重みが読み込まれるときにパラメーターを実体化するオプションが追加されました。

このオプションは `low_cpu_mem_usage=True` で有効にできます。モデルはまず空の重みを持つメタデバイス上に作成され、その後状態辞書が内部に読み込まれます（シャードされたチェックポイントの場合、シャードごとに読み込まれます）。この方法で使用される最大RAMは、モデルの完全なサイズだけです。

```py
from transformers import AutoModelForSeq2SeqLM

t0pp = AutoModelForSeq2SeqLM.from_pretrained("bigscience/T0pp", low_cpu_mem_usage=True)
```

さらに、モデルが完全にRAMに収まらない場合（現時点では推論のみ有効）、異なるデバイスにモデルを直接配置できます。`device_map="auto"` を使用すると、Accelerateは各レイヤーをどのデバイスに配置するかを決定し、最速のデバイス（GPU）を最大限に活用し、残りの部分をCPU、あるいはGPU RAMが不足している場合はハードドライブにオフロードします。モデルが複数のデバイスに分割されていても、通常どおり実行されます。

`device_map` を渡す際、`low_cpu_mem_usage` は自動的に `True` に設定されるため、それを指定する必要はありません。

```py
from transformers import AutoModelForSeq2SeqLM

t0pp = AutoModelForSeq2SeqLM.from_pretrained("bigscience/T0pp", device_map="auto")
```

モデルがデバイス間でどのように分割されたかは、その `hf_device_map` 属性を見ることで確認できます:

```py
t0pp.hf_device_map
```

```python out
{'shared': 0,
 'decoder.embed_tokens': 0,
 'encoder': 0,
 'decoder.block.0': 0,
 'decoder.block.1': 1,
 'decoder.block.2': 1,
 'decoder.block.3': 1,
 'decoder.block.4': 1,
 'decoder.block.5': 1,
 'decoder.block.6': 1,
 'decoder.block.7': 1,
 'decoder.block.8': 1,
 'decoder.block.9': 1,
 'decoder.block.10': 1,
 'decoder.block.11': 1,
 'decoder.block.12': 1,
 'decoder.block.13': 1,
 'decoder.block.14': 1,
 'decoder.block.15': 1,
 'decoder.block.16': 1,
 'decoder.block.17': 1,
 'decoder.block.18': 1,
 'decoder.block.19': 1,
 'decoder.block.20': 1,
 'decoder.block.21': 1,
 'decoder.block.22': 'cpu',
 'decoder.block.23': 'cpu',
 'decoder.final_layer_norm': 'cpu',
 'decoder.dropout': 'cpu',
 'lm_head': 'cpu'}
```

同じフォーマットに従って、独自のデバイスマップを作成することもできます（レイヤー名からデバイスへの辞書です）。モデルのすべてのパラメータを指定されたデバイスにマップする必要がありますが、1つのレイヤーが完全に同じデバイスにある場合、そのレイヤーのサブモジュールのすべてがどこに行くかの詳細を示す必要はありません。例えば、次のデバイスマップはT0ppに適しています（GPUメモリがある場合）:

```python
device_map = {"shared": 0, "encoder": 0, "decoder": 1, "lm_head": 1}
```

モデルのメモリへの影響を最小限に抑えるもう 1 つの方法は、低精度の dtype (`torch.float16` など) でモデルをインスタンス化するか、以下で説明する直接量子化手法を使用することです。

### Model Instantiation dtype

Pytorch では、モデルは通常 `torch.float32` 形式でインスタンス化されます。これは、しようとすると問題になる可能性があります
重みが fp16 にあるモデルをロードすると、2 倍のメモリが必要になるためです。この制限を克服するには、次のことができます。
`torch_dtype` 引数を使用して、目的の `dtype` を明示的に渡します。

```python
model = T5ForConditionalGeneration.from_pretrained("t5", torch_dtype=torch.float16)
```
または、モデルを常に最適なメモリ パターンでロードしたい場合は、特別な値 `"auto"` を使用できます。
そして、`dtype` はモデルの重みから自動的に導出されます。

```python
model = T5ForConditionalGeneration.from_pretrained("t5", torch_dtype="auto")
```

スクラッチからインスタンス化されたモデルには、どの `dtype` を使用するかを指示することもできます。

```python
config = T5Config.from_pretrained("t5")
model = AutoModel.from_config(config)
```

Pytorch の設計により、この機能は浮動小数点 dtype でのみ使用できます。

## ModuleUtilsMixin

[[autodoc]] modeling_utils.ModuleUtilsMixin

## TFPreTrainedModel

[[autodoc]] TFPreTrainedModel
    - push_to_hub
    - all

## TFModelUtilsMixin

[[autodoc]] modeling_tf_utils.TFModelUtilsMixin

## FlaxPreTrainedModel

[[autodoc]] FlaxPreTrainedModel
    - push_to_hub
    - all

## Pushing to the Hub

[[autodoc]] utils.PushToHubMixin

## Sharded checkpoints

[[autodoc]] modeling_utils.load_sharded_checkpoint
