In recent years, the development of diffusion models has led to significant progress in image and video generation tasks, with pre-trained models like the Stable Diffusion series playing a crucial role. Inspired by model pruning which lightens large pre-trained models by removing unimportant parameters, we propose a novel model fine-tuning method to make full use of these ineffective parameters and enable the pre-trained model with new task-specified capabilities. In this work, we first investigate the importance of parameters in pre-trained diffusion models, and discover that the smallest 10% to 20% of parameters by absolute values do not contribute to the generation process. Based on this observation, we propose a method termed SaRA that re-utilizes these temporarily ineffective parameters, equating to optimizing a sparse weight matrix to learn the task-specific knowledge. To mitigate overfitting, we propose a nuclear-norm-based low-rank sparse training scheme for efficient fine-tuning. Furthermore, we design a new progressive parameter adjustment strategy to make full use of the re-trained/finetuned parameters. Finally, we propose a novel unstructural backpropagation strategy, which significantly reduces memory costs during fine-tuning. Our method enhances the generative capabilities of pre-trained models in downstream applications and outperforms traditional fine-tuning methods like LoRA in maintaining model's generalization ability. We validate our approach through fine-tuning experiments on SD models, demonstrating significant improvements. SaRA also offers a practical advantage that requires only a single line of code modification for efficient implementation and is seamlessly compatible with existing methods.


翻译:近年来,扩散模型的发展推动了图像与视频生成任务的显著进步,其中以Stable Diffusion系列为代表的预训练模型发挥了关键作用。受模型剪枝通过移除不重要参数以轻量化大型预训练模型的启发,我们提出一种新颖的模型微调方法,旨在充分利用这些低效参数,使预训练模型获得面向新任务的特定能力。本研究首先探究了预训练扩散模型中参数的重要性,发现绝对值最小的10%至20%参数对生成过程无实质性贡献。基于此观察,我们提出名为SaRA的方法,通过重新利用这些暂时低效的参数(等效于优化稀疏权重矩阵以学习任务特定知识)实现高效微调。为抑制过拟合,我们提出基于核范数的低秩稀疏训练方案。进一步地,我们设计了渐进式参数调整策略以充分复用再训练/微调后的参数。最后,我们提出一种新颖的非结构化反向传播策略,可显著降低微调过程中的内存开销。本方法增强了预训练模型在下游应用中的生成能力,并在保持模型泛化能力方面优于LoRA等传统微调方法。我们通过对SD模型的微调实验验证了该方法的有效性,实验结果显示出显著性能提升。SaRA还具有实用优势:仅需单行代码修改即可高效实现,并能与现有方法无缝兼容。

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