Comment Installer le Nouveau LLM Apple Ferret sur son Mac

Développé en collaboration avec l’Université Cornell, Apple a présenté très discrètement sur GitHub, son tout premier modèle de LLM, Ferret. Bien après OpenAI, Meta ou encore Google, Apple se lance donc, à son tour, dans la course aux LLM. L’approche est toutefois différente. Open source et multimodal, ce modèle combine vision par ordinateur et traitement du langage naturel, offrant des capacités uniques en termes de compréhension et d’analyse du texte et des images. Plus puissant que GPT-4 d’OpenAI au dire d’Apple, cette avancée promet d’enrichir les appareils de la firme, notamment en améliorant l’interprétation des données et peut-être même de Siri.

Ironie du sort, bien qu’Apple ait arrêté d’utiliser et de supporter les produits de NVIDIA depuis 2016, son modèle Ferret a été développé en utilisant les cartes graphiques très performantes de NVIDIA, les A100. Le code source disponible sur GitHub ne fonctionne donc pas sur les produits de la Pomme.

Voyons comment y remédier et testons les capacités et la réactivité de cette toute première version de Ferret sur nos machines “Designed by Apple”.

• CUDA, MPS et Prérequis
• Installation de Ferret
  • Étape 1 : Configurer Git
  • Étape 2 : Télécharger le Code Source de Ferret
  • Étape 3 : Créer un Environnement Virtuel Python
  • Étape 4 : Installer le Modèle Vicuna
  • Étape 5 : Télécharger les Poids de Ferret
  • Étape 6 : Transformer Vicuna en Ferret
• Lancement de la démo de Ferret
  • Étape 7 : Premier Terminal
  • Étape 8 : Deuxième Terminal
  • Étape 9 : Troisième Terminal
  • Étape 10 : Accéder à la démo
• Test de la démo
  • Test 1 : Le chien et les furets
  • Test 2 : Le ponton sur le lac
  • Test 3 : Le salon
  • Bilan des Tests
• Optimisation du Modèle Ferret pour les Appareils Apple
  • Quantification du Modèle (Quantization)
  • Sparsification et Élagage (Pruning) du Modèle
  • Distillation du Modèle
  • Déploiement Fractionné (Split)
  • Utilisation Avancée de la Mémoire Flash
• Conclusion
• Les +
• Les -
• Usages

CUDA, MPS et Prérequis

La plus grande adhérence du code de Ferret réside dans son utilisation de CUDA, le framework pour GPU de NVIDIA. Heureusement, la librairie utilisée est PyTorch qui a été portée et optimisée pour les GPU Apple Silicon. Le portage vers l’API Metal d’Apple et son framework Metal Performance Shaders (MPS) sera d’autant plus simple.

L’autre point à noter est la documentation sommaire sur l’installation et l’utilisation de Ferret sur le site de GitHub, preuve s’il en est, qu’Apple réserve son modèle LLM uniquement aux chercheurs comme le précise ses conditions d’utilisation.

Alors cherchons ensemble comment faire tourner ce Ferret sur nos Mac. Pour cela, gardons en tête qu’une quantité substantielle de mémoire GPU est nécessaire. Nos tests ont été réalisés sur un MacBook Pro M1 Max doté de 64 Go de mémoire.

Installation de Ferret

Étape 1 : Configurer Git

Commencez par installer Git Large File Storage (LFS) pour gérer les tailles importantes des fichiers dont nous allons avoir besoin :

brew install git-lfs
git lfs install

Étape 2 : Télécharger le Code Source de Ferret

J’ai adapté le code de Ferret pour les processeurs Silicon et le framework Metal Performance Shaders (MPS) d’Apple. Il est disponible sur https://github.com/jeanjerome/ml-ferret/tree/silicon :

• La branche main contient le code d’origine d’Apple.
• La branche silicon contient ma version adaptée.

Cette structuration facilite la comparaison entre les deux versions.

Pour télécharger le code :

git clone https://github.com/jeanjerome/ml-ferret
cd ml-ferret
git switch silicon

Étape 3 : Créer un Environnement Virtuel Python

Ferret utilise Python, donc créons un environnement virtuel avec Conda pour isoler les dépendances :

conda create -n ferret python=3.10 -y
conda activate ferret

Installez ensuite les dépendances nécessaires :

pip install --upgrade pip
pip install -e .
pip install pycocotools
pip install protobuf==3.20.0

Étape 4 : Installer le Modèle Vicuna

Placez le modèle Vicuna dans le répertoire ./model à la racine du projet :

mkdir -p ./model
git lfs install
git clone https://huggingface.co/lmsys/vicuna-13b-v1.3 model/vicuna-13b-v1.3

Patientez pendant le téléchargement du modèle.

Étape 5 : Télécharger les Poids de Ferret

Apple fournit un fichier avec les différences entre les poids de Vicuna et Ferret. Téléchargez-les :

mkdir -p ./delta
curl -o ./delta/ferret-13b-delta.zip https://docs-assets.developer.apple.com/ml-research/models/ferret/ferret-13b/ferret-13b-delta.zip
unzip ./delta/ferret-13b-delta.zip -d ./delta

Cette étape peut prendre un peu de temps.

Étape 6 : Transformer Vicuna en Ferret

Pour appliquer les modifications de Ferret sur Vicuna :

python -m ferret.model.apply_delta \
  --base ./model/vicuna-13b-v1.3 \
  --target ./model/ferret-13b-v1-3 \
  --delta ./delta/ferret-13b-delta

Suivez les logs pour confirmer le bon déroulement de l’opération :

/opt/homebrew/Caskroom/miniconda/base/envs/ferret/lib/python3.10/site-packages/bitsandbytes/cextension.py:34: UserWarning: The installed version of bitsandbytes was compiled without GPU support. 8-bit optimizers, 8-bit multiplication, and GPU quantization are unavailable.
warn("The installed version of bitsandbytes was compiled without GPU support. "
'NoneType' object has no attribute 'cadam32bit_grad_fp32'
Loading base model
Loading checkpoint shards: 100%|██████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:04<00:00,  1.57s/it]
Loading delta
Loading checkpoint shards: 100%|██████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:08<00:00,  2.94s/it]
Applying delta
Applying delta: 100%|█████████████████████████████████████████████████████████████| 421/421 [00:16<00:00, 26.04it/s]
Saving target model

Vous venez d’installer Ferret sur votre Mac !

Lancement de la démo de Ferret

La démo fournie par Apple permet d’apprécier les capacités du nouveau modèle via une interface web.

Ce démonstrateur inclut un contrôleur, un serveur web Gradio et un worker de modèle qui charge les poids et effectue l’inférence.

Lancez la démo avec ces commandes dans trois terminaux séparés :

Étape 7 : Premier Terminal

Démarrez le contrôleur :

conda activate ferret
python -m ferret.serve.controller --host 0.0.0.0 --port 10000

Attendez le message indiquant que le contrôleur est opérationnel : Uvicorn running on http://0.0.0.0:10000 (Press CTRL+C to quit)

Étape 8 : Deuxième Terminal

Lancez le serveur web :

conda activate ferret
python -m ferret.serve.gradio_web_server --controller http://localhost:10000 --model-list-mode reload --add_region_feature

Attendez que s’affiche la ligne Running on local URL: http://0.0.0.0:7860 :

Étape 9 : Troisième Terminal

Exécutez le worker de modèle :

conda activate ferret
python -m ferret.serve.model_worker --host 0.0.0.0 --controller http://localhost:10000 --port 40000 --worker http://localhost:40000 --model-path ./model/ferret-13b-v1-3 --add_region_feature

Surveillez les logs pour vérifier que tout fonctionne correctement : Uvicorn running on http://0.0.0.0:40000 (Press CTRL+C to quit)

Étape 10 : Accéder à la démo

Cliquez sur l’adresse http://localhost:7860/ pour accéder à l’interface web de la démo.

Test de la démo

Apple a inclus des tests avec images et prompts pré-remplis pour évaluer Ferret.

Testons-les !

Test 1 : Le chien et les furets

• Sélectionnez la première image (le chien blanc) dans Examples.
• Dans Referring Input Type, choisissez Sketch.
• Dessinez sur le chien et le furet dans Image & Sketch.
• Cliquez enfin sur le bouton Soumettre en face du prompt What’s the relationship between object [region0] and object [region1]?

Les réponses varient, mais restent cohérentes avec l’image et dépendent sans doute des pixels sélectionnés :

• Essai 1 : The object [497, 303, 791, 658] is a dog, and it’s standing next to another dog [307, 507, 459, 690]. They seem to be enjoying their time together in the snow.
• Essai 2 : The object [457, 283, 817, 701] is a dog, and the object [318, 498, 464, 707] is a ferret. The dog and the ferret appear to be sitting together in the snow, suggesting a friendly interaction or companionship.

Test 2 : Le ponton sur le lac

• Sélectionnez la deuxième image (le ponton).
• Sans dessiner, soumettez le prompt en cliquant sur le bouton Soumettre en face du prompt What are the things I should be cautious about when I visit here? Tell me the coordinates in response.

• Résultat : When you’re on the dock [218, 535, 810, 993], you should be mindful of a few things. Firstly, the water [0, 518, 998, 997] is a crucial aspect, and you should be careful not to go too close to the edge [731, 543, 998, 591]. Secondly, the surrounding trees [875, 366, 940, 510] [707, 385, 757, 535] [650, 393, 695, 529] [512, 420, 540, 526] [775, 375, 818, 522] could pose a hazard if you’re not cautious. Lastly, it’s important to be aware of the path [218, 535, 810,] to ensure you stay on the right track to avoid any unintentional falls or injuries.

Test 3 : Le salon

• Choisissez la troisième image (le salon).
• Soumettez le prompt sans dessiner en cliquant sur le bouton Soumettre en face du prompt Describe the image in details.
• Ferret commence à nous répondre…

• Résultat :
  • Ferret rédige lentement sa réponse. On sent qu’il se sent à l’étroit dans les 64 Go de RAM.
  • Il parvient tout même à rédiger ceci : The image depicts a cozy living room [12, 1, 982, 989] with various pieces of furniture [490, 588, 709, 883] and decorations [244, 27, 394, 110] [247, 28, 274, 109] [378, 43, 411, 108]. In the center, there is a colorful, multicolored rug [90, 689, 746, 994] on the floor. A flat-screen TV [1, 394, 93, 723] is mounted on the left wall, with remotes [5, 679, 60, 734] placed nearby. Two couches [513, 421, 938, 769] [501, 577, 993, 995] are arranged in the room, with one along the right wall and another on the far end of the room. A few chairs are also present, scattered around the room. A dining table [710, 392, 954, 511] [
  • Avant de planter lamentablement avec un NETWORK ERROR DUE TO HIGH TRAFFIC. PLEASE REGENERATE OR REFRESH THIS PAGE. (error_code: 1)
  • Dans les logs, on peut lire : Caught Unknown Error MPS backend out of memory (MPS allocated: 26.50 GB, other allocations: 55.14 GB, max allowed: 81.60 GB). Tried to allocate 10.00 KB on private pool. Use PYTORCH_MPS_HIGH_WATERMARK_RATIO=0.0 to disable upper limit for memory allocations (may cause system failure).

Pas de solution donc pour mon MacBook Pro, les 80 Go occupés par Ferret ne suffisent pas…

Bilan des Tests

Après cette série de tests, il est clair que Ferret démontre une capacité impressionnante à analyser et décrire une image et à le retranscrire en langage naturel, offrant de nouvelles possibilités. Cependant, il est également apparu que Ferret peut être sujet à des problèmes de consommation élevée de mémoire, particulièrement lors de traitements prolongés, entraînant des lenteurs notables lorsque la mémoire commence à être compressée, voire des plantages.

Lorsque Ferret fonctionne normalement, l’utilisation du GPU atteint des pics allant jusqu’à 90%, signe que l’activité du réseau de neurones a bien lieu dans cette partie du SoC (System on Chip). Par contraste, l’activité du CPU se maintient à un niveau stable, autour de 20%.

Cependant, l’analyse du suivi des consommations de ressources de Ferret révèle que les périodes de ralentissement dans les réponses du modèle coïncident avec les phases de compression de la mémoire en RAM. L’activité du GPU baisse alors aux alentours de 20% tandis que celle du CPU se maintient autour de 20%. Le problème semble donc résider dans la mémoire, et on peut penser que le système effectue du swapping ou compresse/décompresse la mémoire faute de suffisamment de RAM disponible pour le modèle et ses traitements.

Optimisation du Modèle Ferret pour les Appareils Apple

Suite à l’analyse de l’installation et des essais du format 13B, il devient évident qu’Apple doit relever le défi d’adapter son modèle pour le faire fonctionner de façon optimale sur ses Macs et ses iPhones. Pour cela, Apple envisagerait diverses stratégies, selon les rumeurs et les informations disponibles sur internet. Certaines de ces stratégies sont déjà bien établies, tandis que d’autres proviennent directement de ses laboratoires de recherche :

Quantification du Modèle (Quantization)

La quantification réduit la précision des poids du modèle, diminuant ainsi sa taille et sa consommation de ressources sans compromettre significativement la performance des prédictions. Alors que les modèles traditionnels peuvent utiliser des poids représentés par des nombres à virgule flottante de 32 bits (float32), la quantification réduit cette précision à des formats plus compacts, tels que 16 bits (float16) ou même 8 bits (int8). Cela est particulièrement avantageux pour les iPhones, où l’espace de stockage et la capacité de calcul sont plus limités qu’un Mac.

La disponibilité d’une version 7B de Ferret en est l’illustration.

Sparsification et Élagage (Pruning) du Modèle

Ce sont deux techniques liées de compression de modèle. Elles visent à optimiser les réseaux de neurones en réduisant leur complexité, par exemple en diminuant le nombre de neurones ou en supprimant des connexions ayant des poids proches de zéro sans compromettre significativement les performances.

Distillation du Modèle

C’est une technique d’optimisation de modèles. Elle consiste à transférer la connaissance d’un grand modèle complexe (le modèle “professeur”) à un modèle plus petit et plus simple (le modèle “étudiant”). L’objectif est d’apprendre au modèle étudiant à reproduire les performances du modèle professeur tout en étant plus léger et rapide à exécuter et en préservant la qualité des prédictions.

Déploiement Fractionné (Split)

C’est une méthode où les tâches de calcul d’un modèle sont partagées entre les appareils locaux et le cloud. Cette approche permet de tirer parti des capacités de calcul du cloud pour les opérations lourdes tout en effectuant des tâches plus légères localement. Cependant, cette stratégie semble peu probable pour Apple, qui privilégie des solutions entièrement locales ou des optimisations internes. Apple vise à maintenir la confidentialité et la sécurité des données de l’utilisateur en minimisant la dépendance au cloud.

Utilisation Avancée de la Mémoire Flash

Dans un article récemment publié par des chercheurs de la Pomme LLM in a flash: Efficient Large Language Model Inference with Limited Memory on peut voir qu’Apple envisage d’utiliser la mémoire flash pour stocker les paramètres des modèles. Ces paramètres sont ensuite dynamiquement transférés vers la DRAM lors de l’inférence, réduisant ainsi le volume de données échangées et accélérant le traitement sur des dispositifs avec peu de DRAM, comme les iPhones. Cette approche, combinée à l’utilisation de techniques de gestion de données innovantes, telles que le fenêtrage (windowing) et le regroupement lignes-colonnes (row-column bundling), optimise encore davantage la quantité de données à transférer et indirectement la vitesse d’inférence.

Conclusion

En résumé, l’intégration de Ferret, le dernier-né des modèles LLM d’Apple, sur les machines équipées de processeurs Apple Silicon, représente une avancée notable dans le domaine de l’intelligence artificielle. Malgré quelques défis inhérents à l’adaptation du code initial, conçu pour les GPU NVIDIA, les efforts de portage vers l’architecture Metal d’Apple ont été très simples.

Cette avancée soulève des questions passionnantes sur la manière dont Apple exécutera son modèle de langage multimodal sur des appareils aux ressources plus limitées comme les iPhones.

Nul doute qu’Apple a déjà trouvé le moyen de faire fonctionner son Ferret sur ses iPhones, en exploitant des techniques d’optimisation avancées. La capacité d’Apple à adapter de manière efficace des technologies de pointe à ses appareils montre leur maîtrise de l’IA dans leur écosystème matériel et logiciel. Il sera intéressant de voir comment ces développements influenceront l’expérience utilisateur dans nos iPhones et Macs et quels seront les nouveaux usages qu’Apple introduira dans notre quotidien. Les rumeurs parlent d’une interface utilisateur complètement renouvelée dans iOS 18 ! Nous en saurons sûrement plus lors de la WWDC 2024 en juin prochain.

Les +

Les -

Usages

Ecrit par

Jean-Jérôme Lévy

Consultant DevOps

Professionnel chevronné dans le domaine de l’informatique, cumulant plus de 20 années d’expérience au sein de DSI de grandes entreprises, mon expertise diversifiée m’a permis de jouer un rôle clé dans de nombreux projets, caractérisés par la mise en place de pratiques DevOps innovantes.

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