# Photon-3M
Model bahasa Indonesia skala kecil dengan arsitektur *Dual Sparse*, dibangun dan dilatih dari nol di Google Colab Free T4.
[](https://opensource.org/licenses/Apache-2.0)
[](https://huggingface.co/Veenn/photon-3m)
[](https://huggingface.co/datasets/Lyon28/Corpus-Indonesia)
[](https://colab.research.google.com)
---
Nama "3M" merujuk pada jumlah parameter **aktif per forward pass**, bukan total parameter. Total parameter sebenarnya **10.47M** karena MoE.
## Arsitektur
Konsep utamanya adalah **Dual Sparse** — dua level sparsity yang bekerja bersamaan supaya model kecil bisa berkapasitas lebih dari ukuran parameternya.
### MoE (Mixture of Experts)
Satu shared expert yang selalu aktif ditambah empat specialist expert yang dipilih router per token. Efeknya: kapasitas representasi ~5x lebih tinggi dari parameter aktif per forward pass, tanpa nambah biaya komputasi secara proporsional.
> Referensi konsep: [Mixtral of Experts (Mistral AI)](https://arxiv.org/abs/2401.04088)
### Adaptive Layer Skipping
Router kecil di tiap layer memutuskan apakah layer perlu diproses atau dilewati. Token sederhana bisa melewati beberapa layer, token kompleks dapat perhatian penuh. Diaktifkan di versi ini dengan skip probability **0.3**.
> Referensi konsep: [Confident Adaptive Language Modeling (CALM)](https://arxiv.org/abs/2207.07061)
### Komponen Lain
| Komponen | Keterangan | Referensi |
|---|---|---|
| GQA | 4 query heads, 2 KV heads | [GQA Paper](https://arxiv.org/abs/2305.13245) |
| RoPE | Rotary Position Embedding | [RoFormer](https://arxiv.org/abs/2104.09864) |
| SwiGLU | Aktivasi di FFN | [GLU Variants](https://arxiv.org/abs/2002.05202) |
| RMSNorm | Normalisasi per layer | [RMSNorm Paper](https://arxiv.org/abs/1910.07467) |
| Weight Tying | Embedding dan output head berbagi bobot | [Press & Wolf, 2017](https://arxiv.org/abs/1608.05859) |
### Konfigurasi
```
VOCAB_SIZE = 8.000
HIDDEN = 128
LAYERS = 12
HEADS = 4
KV_HEADS = 2
FF_MULT = 3
NUM_EXPERTS = 4 + 1 shared
MAX_SEQ = 256
Total params: 10.472.076
Active params per forward: ~3.000.000
```
## Tokenizer
BPE tokenizer yang dilatih dari scratch dari dataset yang sama, bukan hasil adopt dari model lain.
```
Tipe : Byte Pair Encoding (ByteLevel)
Vocab : 8.000
Special : [UNK] [BOS] [EOS] [PAD]
```
## Training
### Dataset
Sumber: [`Lyon28/Corpus-Indonesia`](https://huggingface.co/datasets/Lyon28/Corpus-Indonesia) — 100.000 baris pertama dipakai untuk training tokenizer, 500.000 baris untuk training model. Setelah filter teks terlalu pendek: **449.909 valid**.
### Packing Dataset
Mayoritas kalimat di dataset panjangnya di bawah 50 token. Dengan padding biasa, sekitar 96% slot per batch terisi token padding yang tidak berkontribusi ke loss. Solusinya: semua token digabung jadi satu stream panjang lalu dipotong jadi chunk 256 token. Hasilnya 21.237.953 token terpacking jadi **82.960 chunks**, tidak ada padding sama sekali.
### Proses Training
```
Hardware : Tesla T4 15.6GB (Google Colab Free)
Durasi : ~84 menit (sampai step 2000)
Batch size : 128
Grad accumulation: 2 (effective batch 256)
Optimizer : AdamW (lr=1e-4, weight_decay=0.01)
Scheduler : Cosine Annealing Warm Restarts
Warmup : 500 steps
```
### Kurva Loss
| Step | Loss | PPL |
|------|------|-----|
| 50 | 8.97 | 7836 |
| 500 | 7.39 | 1618 |
| 1000 | 6.50 | 662 |
| 1500 | 6.19 | 486 |
| 2000 | 5.89 | 360 |
Baseline acak untuk vocab 8.000: `log(8000) = 8.987`
### Bug yang Ditemui
Dua bug utama ditemukan dan diperbaiki selama proses ini:
**Masalah padding 96%.** Terdeteksi lewat print debug manual pada sample batch yang menunjukkan hampir seluruh slot terisi token `-100`. Solusinya beralih ke packing dataset.
**Posisi akumulasi loss yang salah.** `running_loss` diakumulasi di luar blok gradient accumulation tapi dibagi per step, menghasilkan angka loss yang tampak ~8x lebih besar dari nilai sebenarnya. Solusinya memindahkan akumulasi ke dalam blok yang benar.
## Cara Load
Model ini menggunakan arsitektur custom, jadi perlu menyertakan definisi kelas-kelasnya sebelum bisa diload. Salin file [`modeling_photon.py`](https://huggingface.co/Veenn/photon-3m/blob/main/modeling_photon.py) dari repo ini, lalu:
```python
import torch
import torch.nn.functional as F
from modeling_photon import PhotonModel
from transformers import PreTrainedTokenizerFast
device = torch.device("cuda") # atau "cpu"
ckpt = "Veenn/photon-3m" # atau path lokal
cfg = torch.load("config.pt", map_location=device)
tokenizer = PreTrainedTokenizerFast.from_pretrained(ckpt)
model = PhotonModel(**cfg).to(device)
model.load_state_dict(torch.load("model.pt", map_location=device))
model.eval()
```
**Generate teks**
```python
def generate(prompt, max_new=80, temp=0.8):
ids = tokenizer(prompt, return_tensors="pt").input_ids.to(device)
with torch.no_grad():
for _ in range(max_new):
_, logits = model(ids)
next_tok = torch.multinomial(
F.softmax(logits[:, -1] / temp, dim=-1), 1
)
ids = torch.cat([ids, next_tok], dim=-1)
if next_tok.item() == tokenizer.eos_token_id:
break
return tokenizer.decode(ids[0], skip_special_tokens=True)
print(generate("Indonesia adalah"))
```
## Contoh Output
```
Input : "Indonesia adalah"
Output : "Indonesia adalah Jropoce di kota Lantik saat ini di itu,
di Indonesia, Kabupaten Mubel..."
Input : "Teknologi semakin"
Output : "Teknologi semakin menggunakan dunia untuk dapat mulai
dipakat yangpun akan sangat banyak."
```
Output belum koheren. Kata-katanya sudah valid Bahasa Indonesia dan tidak ada lagi token sampah seperti di checkpoint awal, tapi struktur kalimatnya masih belum terbentuk dengan baik. Ini wajar untuk loss di kisaran 5.8 dengan model 10M parameter dan vocab 8.000.
## Limitasi
Model ini adalah **proof of concept arsitektur**, bukan model siap pakai. Vocab 8.000 terlalu kecil untuk menghasilkan teks yang baik, hidden 128 membatasi kapasitas representasi, dan training baru sampai step 2000 dari 3.240 yang direncanakan. Untuk hasil yang lebih baik perlu scale up ke vocab yang lebih besar dan hidden yang lebih lebar.
## Isi Repo
```
Veenn/photon-3m
├── model.pt <- state dict model
├── config.pt <- konfigurasi arsitektur
├── modeling_photon.py <- definisi arsitektur (wajib disertakan)
├── training_state.pt <- state training untuk resume
├── tokenizer.json
├── tokenizer_config.json
├── 1000326189.png <- maskot Photon
└── README.md
```
## Rencana Selanjutnya
Iterasi berikutnya kemungkinan akan menaikkan vocab ke **16.000–32.000** dan hidden ke **256**, dengan target parameter di kisaran **50–100M**. Adaptive Layer Skipping juga akan dievaluasi lebih lanjut apakah benar memberikan efek positif atau tidak setelah training lebih panjang.
---