這項(xiàng)由香港科技大學(xué)(廣州)、香港科技大學(xué)計(jì)算機(jī)系、索非亞大學(xué)"圣克利門(mén)特·奧赫里德斯基"INSAIT研究所等多所全球頂尖高校的研究團(tuán)隊(duì)共同發(fā)表的研究論文探討了多模態(tài)大語(yǔ)言模型(MLLMs)中的模態(tài)偏差問(wèn)題。該論文于2025年5月24日發(fā)布在arXiv預(yù)印本平臺(tái)上(arXiv:2505.18657v1),由許多領(lǐng)域知名學(xué)者共同完成,包括Xu Zheng、Chenfei Liao、Yuqian Fu等研究人員。
一、為什么我們需要關(guān)注多模態(tài)模型中的偏差問(wèn)題?
想象你有一個(gè)聰明的朋友,他可以看圖片也可以讀文字,但每次你給他看有文字的圖片時(shí),他總是只看文字而忽略圖片中的視覺(jué)信息。即使圖片中包含重要內(nèi)容,他也只依賴(lài)文字做判斷。這就是當(dāng)今多模態(tài)大語(yǔ)言模型(MLLMs)面臨的一個(gè)核心問(wèn)題——模態(tài)偏差。
多模態(tài)大語(yǔ)言模型是人工智能領(lǐng)域的重要進(jìn)展,它們能夠處理文本、圖像、音頻和視頻等多種信息形式。理想情況下,這些模型應(yīng)該平衡地利用所有可用信息來(lái)提供準(zhǔn)確、全面的回答。然而,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這些模型往往過(guò)度依賴(lài)文本信息,而忽視圖像等其他模態(tài)提供的信息。
論文作者們形象地解釋了這種現(xiàn)象:"即使圖像模糊不清甚至完全缺失,這些多模態(tài)模型仍然會(huì)自信地生成答案,突顯出模型對(duì)已學(xué)習(xí)的語(yǔ)言模式的明顯偏好,而非真正的多模態(tài)整合。"
這篇立場(chǎng)論文(position paper)的核心主張是:多模態(tài)大語(yǔ)言模型深受模態(tài)偏差影響。作者們首先診斷了當(dāng)前模態(tài)偏差的狀態(tài),然后提出了系統(tǒng)性的研究路線(xiàn)圖,并確定了導(dǎo)致這種偏差的關(guān)鍵因素,最后提供了切實(shí)可行的建議來(lái)緩解這個(gè)問(wèn)題。
二、什么是模態(tài)偏差?如何定義?
模態(tài)偏差是指在多模態(tài)學(xué)習(xí)過(guò)程中,某些模態(tài)(如文本)主導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程,而其他模態(tài)(如圖像)被低估或貢獻(xiàn)較少的現(xiàn)象。這種不平衡會(huì)導(dǎo)致模型偏向主導(dǎo)模態(tài),無(wú)法充分利用其他模態(tài)的潛力。
想象一下,如果你同時(shí)聽(tīng)到聲音和看到圖像,但你總是更相信聽(tīng)到的內(nèi)容而忽略看到的內(nèi)容,這就是一種模態(tài)偏差。在人工智能領(lǐng)域,這種偏差表現(xiàn)為模型在處理多模態(tài)信息時(shí),過(guò)度依賴(lài)某種特定模態(tài)(通常是文本)做出判斷。
作者們用數(shù)學(xué)方式定義了這種不平衡。如果我們將每個(gè)模態(tài)Mi的貢獻(xiàn)定義為C(Mi),所有模態(tài)的總貢獻(xiàn)為這些個(gè)體貢獻(xiàn)的總和:Ctotal = C(M1) + C(M2) + ... + C(Mn)。當(dāng)某些模態(tài)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)超其他模態(tài)時(shí),就出現(xiàn)了模態(tài)偏差。
為了量化這種偏差程度,研究者提出了"模態(tài)不平衡比率"的概念,它是主導(dǎo)模態(tài)貢獻(xiàn)與被低估模態(tài)貢獻(xiàn)的比率:Δmodality = C(Mdominant)/C(Munderutilized)。這個(gè)比率越高,表示模態(tài)偏差越嚴(yán)重。
模態(tài)偏差可能導(dǎo)致三種潛在問(wèn)題:
首先,對(duì)主導(dǎo)模態(tài)的過(guò)度依賴(lài)。模型可能變得過(guò)度敏感于主導(dǎo)模態(tài)(如文本),產(chǎn)生無(wú)法充分融合多模態(tài)數(shù)據(jù)多樣性信息的偏向預(yù)測(cè)。
其次,某些模態(tài)的利用不足。那些在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中表示不足的模態(tài)(如音頻或視頻)對(duì)學(xué)習(xí)表示的貢獻(xiàn)較少,導(dǎo)致模型在需要這些模態(tài)時(shí)缺乏魯棒性。
第三,缺失模態(tài)場(chǎng)景下的性能下降。當(dāng)主導(dǎo)模態(tài)在推理過(guò)程中缺失時(shí)(例如,如果圖像不可用),模型的性能可能急劇下降,因?yàn)樗鼪](méi)有充分學(xué)習(xí)如何在訓(xùn)練期間平衡不同模態(tài)。
三、研究路線(xiàn)圖:如何探索和解決模態(tài)偏差問(wèn)題?
研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)系統(tǒng)的研究路線(xiàn)圖,將模態(tài)偏差的探索過(guò)程分為三個(gè)方向:如何證明偏差存在?如何通過(guò)數(shù)據(jù)集解決偏差?以及如何通過(guò)方法解決偏差?
### 如何證明模態(tài)偏差的存在?
隨著多模態(tài)大語(yǔ)言模型中的模態(tài)偏差逐漸成為研究焦點(diǎn),研究者們提出了多種數(shù)據(jù)集和基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量這種偏差。
例如,Park等人提出了一個(gè)名為"模態(tài)重要性得分"(MIS)的指標(biāo),用于測(cè)量視頻問(wèn)答任務(wù)中每個(gè)模態(tài)的貢獻(xiàn)。通過(guò)這一基準(zhǔn),他們證明了當(dāng)前多模態(tài)數(shù)據(jù)集中存在模態(tài)不平衡。
Lee等人和Leng等人主要關(guān)注模態(tài)先驗(yàn),這是MLLMs中模態(tài)偏差的一個(gè)關(guān)鍵原因。Lee等人在VLind-Bench中引入了反事實(shí)圖像來(lái)測(cè)量語(yǔ)言視覺(jué)大語(yǔ)言模型(LVLMs)的語(yǔ)言先驗(yàn),證明這些模型過(guò)度依賴(lài)語(yǔ)言先驗(yàn)。
Leng等人提出了一個(gè)更全面的基準(zhǔn),稱(chēng)為"多模態(tài)詛咒"(CMM),包括語(yǔ)言、視覺(jué)和音頻三種模態(tài)。CMM的結(jié)果進(jìn)一步解釋了導(dǎo)致幻覺(jué)的因素,其中對(duì)單模態(tài)先驗(yàn)的過(guò)度依賴(lài)起著重要作用。
此外,Liu等人從視覺(jué)-知識(shí)沖突的角度探索了這種偏差,證明多模態(tài)大語(yǔ)言模型過(guò)度依賴(lài)文本查詢(xún)。Tong等人提出了多模態(tài)視覺(jué)模式(MMVP)基準(zhǔn),進(jìn)一步探索了對(duì)比語(yǔ)言-圖像預(yù)訓(xùn)練(CLIP)的弱點(diǎn),這些弱點(diǎn)導(dǎo)致MLLMs在理解視覺(jué)信息方面的失敗。
### 如何通過(guò)數(shù)據(jù)集解決偏差問(wèn)題?
既然模態(tài)偏差已被證明是數(shù)據(jù)集中的常見(jiàn)現(xiàn)象,研究者們將目光轉(zhuǎn)向如何通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)集來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
Chen等人提出了MORE,這是一個(gè)需要多跳推理并克服單模態(tài)偏差的視覺(jué)問(wèn)答數(shù)據(jù)集,提供反例數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)言視覺(jué)大語(yǔ)言模型克服模態(tài)偏差。
同時(shí),一些工作專(zhuān)注于減少多模態(tài)數(shù)據(jù)集中的模態(tài)偏差。Chen等人提出了MMStar,一個(gè)精心設(shè)計(jì)的多模態(tài)基準(zhǔn),其中每個(gè)樣本都顯示視覺(jué)依賴(lài)性,避免了數(shù)據(jù)集中的模態(tài)偏差。
Yue等人基于MMMU構(gòu)建了一個(gè)強(qiáng)大的基準(zhǔn)MMMU-Pro。通過(guò)將問(wèn)題嵌入到圖像中等步驟,MMMU-Pro具備了強(qiáng)制MLLMs既"看"又"讀"的能力。
### 如何通過(guò)方法解決偏差問(wèn)題?
除了數(shù)據(jù)集,應(yīng)用特定方法來(lái)減少M(fèi)LLMs中的模態(tài)偏差是另一個(gè)趨勢(shì)。
Pi等人和Zhang等人引入了偏好學(xué)習(xí)方法,如引導(dǎo)偏好優(yōu)化(BPO)和噪聲感知偏好優(yōu)化(NaPO),通過(guò)構(gòu)建負(fù)面響應(yīng)數(shù)據(jù)集來(lái)解決模態(tài)偏差問(wèn)題。
同時(shí),Zhang等人、Liu等人和Tong等人提出了框架和方法來(lái)"強(qiáng)制"MLLMs更多地關(guān)注圖像,提升MLLMs的視覺(jué)理解能力。
此外,Li等人關(guān)注了多模態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)模型(MM-RMs),提出了一種快捷感知MM-RM學(xué)習(xí)算法,減少M(fèi)LLMs對(duì)單模態(tài)虛假相關(guān)性的依賴(lài)。大多數(shù)上述工作將單模態(tài)依賴(lài),特別是對(duì)文本模態(tài)的依賴(lài),視為模態(tài)偏差的關(guān)鍵原因。因此,提升視覺(jué)模態(tài)逐漸成為一個(gè)主要研究方向。
四、模態(tài)偏差的關(guān)鍵因素:為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題?
基于對(duì)研究路線(xiàn)圖的分析,研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)了MLLMs中模態(tài)偏差的關(guān)鍵因素,包括數(shù)據(jù)集不平衡、不同模態(tài)骨干能力的不對(duì)稱(chēng)、訓(xùn)練目標(biāo)以及模態(tài)之間的交互。這些因素在訓(xùn)練過(guò)程中導(dǎo)致模態(tài)的不平等利用,導(dǎo)致對(duì)某些模態(tài)的偏差和次優(yōu)性能。研究者詳細(xì)分析了三個(gè)主要因素:
### 數(shù)據(jù)集不平衡
訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的組成顯著影響模態(tài)利用。數(shù)據(jù)集通常具有不平衡的模態(tài)分布,其中某些模態(tài)(如文本或圖像)更豐富或具有不同的信息密度。這種不平衡導(dǎo)致模型學(xué)習(xí)的表示偏向更頻繁的模態(tài),而低估那些代表性不足的模態(tài),即使多種模態(tài)都可用。
此外,文本數(shù)據(jù)在某些任務(wù)中通常比視覺(jué)數(shù)據(jù)在語(yǔ)義上更密集或信息量更大,這是由于其結(jié)構(gòu)化和明確的性質(zhì)。因此,模型傾向于在學(xué)習(xí)過(guò)程中優(yōu)先考慮文本輸入,將圖像等伴隨模態(tài)僅視為輔助線(xiàn)索,進(jìn)一步放大了對(duì)主導(dǎo)模態(tài)的依賴(lài)。
### 不對(duì)稱(chēng)的模態(tài)骨干能力
不同模態(tài)在復(fù)雜性和用于處理它們的架構(gòu)設(shè)計(jì)上存在差異。語(yǔ)言模型通常受益于成熟且高度優(yōu)化的基于Transformer的架構(gòu),這些架構(gòu)不僅有效,而且得到了廣泛研究和工業(yè)規(guī)模預(yù)訓(xùn)練的支持。
相比之下,處理視覺(jué)或聲學(xué)數(shù)據(jù)通常需要更多樣化和專(zhuān)業(yè)化的骨干網(wǎng)絡(luò),可能無(wú)法從同樣大規(guī)模的預(yù)訓(xùn)練語(yǔ)料庫(kù)中受益。此外,語(yǔ)言模型的快速發(fā)展,由大規(guī)模數(shù)據(jù)集和持續(xù)的社區(qū)關(guān)注推動(dòng),進(jìn)一步擴(kuò)大了跨模態(tài)的性能差距。
因此,具有強(qiáng)大語(yǔ)言骨干的多模態(tài)模型往往過(guò)度依賴(lài)文本輸入,低估其他模態(tài),特別是那些需要更復(fù)雜或不太成熟的處理管道的模態(tài)。
### 訓(xùn)練目標(biāo)
訓(xùn)練目標(biāo)的選擇從根本上塑造了多模態(tài)模型如何利用不同模態(tài),往往加劇了模態(tài)偏差。許多最先進(jìn)的多模態(tài)模型中的預(yù)訓(xùn)練策略——如CLIP風(fēng)格的對(duì)比學(xué)習(xí)、圖像-文本匹配(ITM)、掩碼語(yǔ)言建模(MLM)或生成描述——由于配對(duì)數(shù)據(jù)的豐富性和文本監(jiān)督的相對(duì)容易,往往優(yōu)先考慮文本-圖像對(duì)齊。
這些目標(biāo)隱含地鼓勵(lì)模型嚴(yán)重依賴(lài)語(yǔ)言作為語(yǔ)義錨,如LanguageBind和UniBind。因此,音頻、視頻、點(diǎn)云或熱成像等模態(tài)——這些模態(tài)更難對(duì)齊,在孤立狀態(tài)下語(yǔ)義不夠豐富,或缺乏大規(guī)模監(jiān)督——在預(yù)訓(xùn)練期間未得到充分優(yōu)化。
此外,大多數(shù)目標(biāo)不明確鼓勵(lì)一致的跨模態(tài)對(duì)齊或跨多樣化模態(tài)的魯棒融合,導(dǎo)致特征表示不平衡和對(duì)代表性不足的輸入類(lèi)型的有限泛化。
### 其他因素
除了這三個(gè)主要因素外,研究團(tuán)隊(duì)還確定了兩個(gè)額外因素:
第四,收斂率的差異。每個(gè)模態(tài)在訓(xùn)練過(guò)程中以不同的速率收斂。由于結(jié)構(gòu)和高信息密度,圖像和文本等一些模態(tài)更容易與目標(biāo)標(biāo)簽對(duì)齊,而音頻或視頻等其他模態(tài)需要更復(fù)雜的處理。這種差異導(dǎo)致某些模態(tài)在模型的最終學(xué)習(xí)表示中更具影響力,放大了模態(tài)偏差。
第五,模態(tài)交互和整合。模態(tài)之間的交互也影響模態(tài)偏差。如果模態(tài)之間的關(guān)系沒(méi)有被明確學(xué)習(xí),模型可能會(huì)傾向于更容易處理的模態(tài),如文本,而非其他模態(tài)。整合多模態(tài)信息的復(fù)雜性可能加劇偏差,因?yàn)槟P涂赡茈y以有效地結(jié)合所有模態(tài),導(dǎo)致預(yù)測(cè)未充分利用可用數(shù)據(jù)。
五、案例研究:多模態(tài)大語(yǔ)言模型中的模態(tài)偏差實(shí)驗(yàn)
為了深入了解模態(tài)偏差在多模態(tài)大語(yǔ)言模型中的表現(xiàn),研究團(tuán)隊(duì)使用Qwen2.5VL模型在MMMU-Pro數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。他們?cè)O(shè)計(jì)了三種不同的輸入情況:同時(shí)使用圖像和文本、只使用文本、只使用圖像,并分析了模型在這些不同條件下的預(yù)測(cè)一致性和準(zhǔn)確性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了幾個(gè)關(guān)鍵見(jiàn)解,這些見(jiàn)解可以與模態(tài)偏差的三個(gè)主要因素聯(lián)系起來(lái):數(shù)據(jù)集不平衡、不對(duì)稱(chēng)模態(tài)骨干能力和訓(xùn)練目標(biāo)。
首先,研究者發(fā)現(xiàn)圖像模態(tài)單獨(dú)使用時(shí)表現(xiàn)不佳。當(dāng)模型只能訪(fǎng)問(wèn)視覺(jué)數(shù)據(jù)時(shí),其預(yù)測(cè)往往不太可靠,只有約27.17%(直接推理)和28.21%(思維鏈推理)的樣本在完整輸入和僅圖像輸入之間保持一致。這表明圖像模態(tài)單獨(dú)無(wú)法為模型提供足夠信息來(lái)做出一致預(yù)測(cè),突顯了模型在處理孤立視覺(jué)數(shù)據(jù)時(shí)的不足。這種現(xiàn)象支持了數(shù)據(jù)集不平衡因素,其中圖像數(shù)據(jù)的豐富性和復(fù)雜性相比更緊湊的文本數(shù)據(jù),對(duì)模型構(gòu)成了挑戰(zhàn)。
其次,研究者觀(guān)察到完整輸入和僅文本輸入之間存在較高一致性。實(shí)驗(yàn)顯示,超過(guò)一半(56.53%在直接推理中,43.64%在思維鏈推理中)的樣本在同時(shí)使用圖像和文本的完整輸入與僅使用文本輸入之間表現(xiàn)出一致性。這表明文本信息本身就是模型預(yù)測(cè)的強(qiáng)大基礎(chǔ),在許多情況下,圖像模態(tài)并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性地改變模型的輸出。這一發(fā)現(xiàn)凸顯了語(yǔ)言模態(tài)的主導(dǎo)地位,這種主導(dǎo)性源于其成熟的處理能力,與不對(duì)稱(chēng)模態(tài)骨干能力因素一致。
第三,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)僅文本和僅圖像輸入之間的一致性較低,僅為26.76%(直接推理)和25.95%(思維鏈推理)。這種低一致性突顯了模型在單獨(dú)處理這兩種不同模態(tài)時(shí)面臨的挑戰(zhàn)。這種差異表明文本和圖像提供了互補(bǔ)卻至關(guān)重要的信息。文本數(shù)據(jù)提供豐富的語(yǔ)義上下文、細(xì)微差別和細(xì)節(jié),而圖像提供文本無(wú)法完全表達(dá)的視覺(jué)線(xiàn)索和空間關(guān)系。這兩種模態(tài)之間的低一致性,特別是在思維鏈設(shè)置中(推理和整合至關(guān)重要),指向了有效結(jié)合這些模態(tài)的挑戰(zhàn),支持了訓(xùn)練目標(biāo)因素的作用,其中現(xiàn)有訓(xùn)練策略往往無(wú)法充分平衡多模態(tài)學(xué)習(xí)。
這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了需要平衡的訓(xùn)練策略和模型架構(gòu)來(lái)解決模態(tài)偏差并改善多模態(tài)整合。這也凸顯了未來(lái)研究的必要性,以開(kāi)發(fā)能更有效處理和結(jié)合多樣信息源的多模態(tài)大語(yǔ)言模型,從而減輕模態(tài)偏差的影響。
六、針對(duì)性解決方案:當(dāng)前工作與未來(lái)方向
### 當(dāng)前解決模態(tài)偏差的方法
隨著對(duì)模態(tài)偏差問(wèn)題的深入探索,研究者們已經(jīng)提出了一些針對(duì)性的解決方案:
第一,增強(qiáng)數(shù)據(jù)集中視覺(jué)模態(tài)的貢獻(xiàn)。隨著對(duì)模態(tài)偏差的深入探索,特別是在視覺(jué)-語(yǔ)言模態(tài)組合中,視覺(jué)信息往往被證明被忽視,導(dǎo)致MLLMs過(guò)度依賴(lài)文本模態(tài)。因此,研究者自然地嘗試增強(qiáng)數(shù)據(jù)集中視覺(jué)模態(tài)的貢獻(xiàn),以平衡來(lái)自不同模態(tài)的信息。典型案例包括MMStar和MMMU-Pro,其中MMStar精心選擇了具有視覺(jué)依賴(lài)性的樣本,而MMMU-Pro不僅過(guò)濾掉了視覺(jué)獨(dú)立的樣本,還將問(wèn)題嵌入到圖像中。這些工作為當(dāng)前多模態(tài)數(shù)據(jù)集提供了優(yōu)化方向。
第二,將MLLMs的關(guān)注點(diǎn)從文本信息轉(zhuǎn)向視覺(jué)信息??紤]到MLLMs在推理過(guò)程中忽視視覺(jué)模態(tài),一種直觀(guān)的方法是強(qiáng)制MLLMs更多地關(guān)注視覺(jué)模態(tài)。例如,Liu等人和Zhao等人應(yīng)用策略(大多是無(wú)需訓(xùn)練的)來(lái)引導(dǎo)MLLMs關(guān)注視覺(jué)模態(tài),而Zhao等人提出了一個(gè)新框架,幫助MLLMs壓縮文本偏差的影響,增強(qiáng)整個(gè)模型中的視覺(jué)模態(tài)。
第三,應(yīng)用偏好優(yōu)化策略。除了調(diào)整多模態(tài)數(shù)據(jù)集內(nèi)容和MLLMs關(guān)注點(diǎn)外,另一種流行方法是使用偏好優(yōu)化策略來(lái)內(nèi)部糾正模態(tài)偏差。Pi等人構(gòu)建了一個(gè)包含反映預(yù)訓(xùn)練過(guò)程中產(chǎn)生的模態(tài)偏差樣本的偏好數(shù)據(jù)集。Zhang等人通過(guò)添加噪聲迫使MLLMs根據(jù)特定模態(tài)生成答案,從而創(chuàng)建偏好數(shù)據(jù)集。將解決模態(tài)偏差視為偏好優(yōu)化目標(biāo)是一個(gè)創(chuàng)新且合理的想法,為研究者帶來(lái)了新的見(jiàn)解。
### 未來(lái)研究方向
針對(duì)多模態(tài)大語(yǔ)言模型中的模態(tài)偏差問(wèn)題,研究團(tuán)隊(duì)提出了幾個(gè)重要的未來(lái)研究方向:
第一,測(cè)量MLLMs中的模態(tài)偏差。探索客觀(guān)且系統(tǒng)性的指標(biāo)來(lái)測(cè)量模態(tài)偏差對(duì)相關(guān)研究的發(fā)展至關(guān)重要。例如,對(duì)于數(shù)據(jù)集構(gòu)建,需要一個(gè)指標(biāo)作為標(biāo)志,為研究者提供明確的進(jìn)步方向。像語(yǔ)義分割和圖像恢復(fù)等領(lǐng)域已經(jīng)通過(guò)評(píng)估指標(biāo)的存在和優(yōu)化看到了巨大發(fā)展,而MLLMs中的模態(tài)偏差仍然幾乎是空白。因此,需要更多研究工作來(lái)測(cè)量MLLMs中的模態(tài)偏差。
第二,探索更多模態(tài)組合中的模態(tài)偏差。盡管幾項(xiàng)工作嘗試解決模態(tài)偏差問(wèn)題,但研究重點(diǎn)主要集中在語(yǔ)言視覺(jué)大語(yǔ)言模型(LVLMs)中的模態(tài)偏差,這只是MLLMs的一部分。雖然文本信息和視覺(jué)信息對(duì)世界理解顯示出重要性,但音頻和觸覺(jué)等模態(tài)也很重要。對(duì)于機(jī)器人領(lǐng)域,觸覺(jué)信息對(duì)機(jī)器人理解環(huán)境和處理下游任務(wù)(如靈巧操作)不可或缺。由于當(dāng)前去偏方法的模態(tài)限制,它們難以應(yīng)用于更廣泛的情況,阻礙了它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。因此,需要更通用的去偏策略來(lái)處理更復(fù)雜且具有更多模態(tài)的條件。
第三,應(yīng)用可解釋人工智能解決MLLMs中的模態(tài)偏差。最后但同樣重要的是,找出MLLMs中模態(tài)偏差的原因并將其可視化將對(duì)未來(lái)工作產(chǎn)生重大積極影響。盡管當(dāng)前工作嘗試挖掘MLLMs中模態(tài)偏差的原因,但他們從現(xiàn)象層面提出觀(guān)點(diǎn)。模態(tài)偏差的內(nèi)部機(jī)制仍然缺乏探索,這是支持未來(lái)工作的理論證據(jù)和指導(dǎo)。因此,這里需要可解釋人工智能,例如可視化模態(tài)之間的交互過(guò)程,深入分析MLLMs中模態(tài)偏差的理論原因和工作機(jī)制,這可以為未來(lái)工作提供更堅(jiān)實(shí)的靈感。
七、結(jié)論:邁向更平衡的多模態(tài)AI
這篇論文旨在突顯多模態(tài)大語(yǔ)言模型中的模態(tài)偏差現(xiàn)象,并呼吁針對(duì)更好地整合多種模態(tài)的研究工作。研究團(tuán)隊(duì)的立場(chǎng)是多模態(tài)大語(yǔ)言模型深受模態(tài)偏差影響,這一點(diǎn)通過(guò)理論分析和案例研究得到了證明。
研究者們深入討論了模態(tài)偏差在MLLMs中的問(wèn)題,包括關(guān)鍵因素、潛在結(jié)果和針對(duì)性解決方案,希望為開(kāi)發(fā)更健壯、更具一般化能力的多模態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)新的見(jiàn)解。
這項(xiàng)研究的核心貢獻(xiàn)在于:首先,提出了一個(gè)清晰的模態(tài)偏差定義框架;其次,系統(tǒng)地梳理了研究路線(xiàn)圖;第三,深入分析了導(dǎo)致模態(tài)偏差的主要因素;最后,提出了具體可行的解決方案。
通過(guò)這些工作,研究團(tuán)隊(duì)為多模態(tài)人工智能的發(fā)展提供了新的思路和方向。他們呼吁跨學(xué)科努力,共同解決這些挑戰(zhàn),推動(dòng)MLLM研究的創(chuàng)新。這項(xiàng)工作為MLLMs中的模態(tài)偏差提供了新的視角,為開(kāi)發(fā)更健壯、更具一般化能力的多模態(tài)系統(tǒng)提供了見(jiàn)解,推動(dòng)人工通用智能的進(jìn)步。
隨著人工智能技術(shù)繼續(xù)發(fā)展,解決模態(tài)偏差問(wèn)題將成為構(gòu)建真正能夠理解和整合多樣化信息的智能系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。只有當(dāng)模型能夠平等地利用所有可用模態(tài)時(shí),我們才能實(shí)現(xiàn)真正的多模態(tài)智能。
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新加坡國(guó)立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了SPIRAL框架,通過(guò)讓AI與自己對(duì)弈零和游戲來(lái)提升推理能力。實(shí)驗(yàn)顯示,僅訓(xùn)練AI玩簡(jiǎn)單撲克游戲就能讓其數(shù)學(xué)推理能力提升8.6%,通用推理提升8.4%,且無(wú)需任何數(shù)學(xué)題目作為訓(xùn)練材料。研究發(fā)現(xiàn)游戲中的三種推理模式能成功轉(zhuǎn)移到數(shù)學(xué)解題中,為AI訓(xùn)練提供了新思路。
同濟(jì)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的GIGA-ToF技術(shù)通過(guò)融合多幀圖像的"圖結(jié)構(gòu)"信息,創(chuàng)新性地解決了3D相機(jī)噪聲問(wèn)題。該技術(shù)利用圖像間的不變幾何關(guān)系,結(jié)合深度學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)優(yōu)化方法,在合成數(shù)據(jù)集上實(shí)現(xiàn)37.9%的精度提升,并在真實(shí)設(shè)備上展現(xiàn)出色泛化能力,為機(jī)器人、AR和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域提供更可靠的3D視覺(jué)解決方案。
伊利諾伊大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練的視覺(jué)語(yǔ)言模型雖然表現(xiàn)出"頓悟時(shí)刻"現(xiàn)象,但這些自我糾錯(cuò)行為并不能實(shí)際提升推理準(zhǔn)確率。研究揭示了AI模型存在"生成-驗(yàn)證差距",即生成答案的能力強(qiáng)于驗(yàn)證答案質(zhì)量的能力,且模型在自我驗(yàn)證時(shí)無(wú)法有效利用視覺(jué)信息,為AI多模態(tài)推理發(fā)展提供了重要啟示。
MIT等頂尖機(jī)構(gòu)聯(lián)合提出SparseLoRA技術(shù),通過(guò)動(dòng)態(tài)稀疏性實(shí)現(xiàn)大語(yǔ)言模型訓(xùn)練加速1.6倍,計(jì)算成本降低2.2倍。該方法使用SVD稀疏性估計(jì)器智能選擇重要計(jì)算部分,在保持模型性能的同時(shí)顯著提升訓(xùn)練效率,已在多個(gè)任務(wù)上驗(yàn)證有效性。