Sam Altman最近在世界經(jīng)濟(jì)論壇上發(fā)言，稱達(dá)到人類級(jí)別的AI很快就會(huì)降臨。

但是，正如LeCun一直以來(lái)所言，如今的AI連貓狗都不如?，F(xiàn)在看來(lái)的確如此。

GPT-4V、LLaVA等多模態(tài)模型圖像理解力足以讓人驚嘆。但是，它們并非真的能夠做的面面俱到。

CV大神謝賽寧稱有一個(gè)問(wèn)題讓自己徹夜難眠——

不論分辨率或場(chǎng)景復(fù)雜程度如何，凍結(jié)的視覺編碼器通常只能「提取一次」全局圖像token。

舉個(gè)栗子，一張雜亂的桌面上放了一個(gè)「星巴克」陶瓷杯，而且logo圖案僅漏出一半的情況下。

對(duì)此，GPT-4V卻無(wú)法正確識(shí)別出來(lái)，還產(chǎn)生了幻覺。

再比如，圖片中小孩的鞋子是什么顏色這樣直觀的問(wèn)題。

GPT-4V給出了「白色」的答案。

為了解決這個(gè)LLM圖像理解的隱疾，「視覺搜索」這一關(guān)鍵方法能夠?yàn)榇竽Ｐ吞峁┮曈X信息。

對(duì)此，來(lái)自UC San Diego和紐約大學(xué)的研究人員提出了V*——引導(dǎo)視覺搜索作為多模態(tài)LLM的核心機(jī)制。

論文地址：https://arxiv.org/pdf/2312.14135.pdf

具體來(lái)說(shuō)，研究人員將VQA LLM與視覺搜索模型相結(jié)合。

借助大模型的世界知識(shí)，V*對(duì)視覺目標(biāo)進(jìn)行多輪引導(dǎo)搜索。它能夠提取局部特征，并將其添加到工作記憶中，然后，VQA LLM利用搜索到的數(shù)據(jù)生成最終反應(yīng)。

有網(wǎng)友表示， V*模型和論文，在我看來(lái)意義重大。

就比如，GPT-4V無(wú)法解決的「谷歌機(jī)器人驗(yàn)證」，V*就可以直接找到遺漏的最后一個(gè)交通燈。

「視覺搜索」神助攻

實(shí)現(xiàn)「人類智能」的標(biāo)志之一，便是能夠處理和整合多感官信息，從而完成復(fù)雜的任務(wù)。

在我們涉及視覺信息的認(rèn)知推理過(guò)程中，「視覺搜索」無(wú)處不在，即在雜亂的桌子上尋找鑰匙，或在人群中尋找朋友。

此外，對(duì)于需要多個(gè)推理步驟的復(fù)雜任務(wù)來(lái)說(shuō)，「視覺搜索」也是一個(gè)不可或缺的步驟。

受人類能力的啟發(fā)，研究人員提出了SEAL（Show、SEArch和TelL），這是一種通用元架構(gòu)，用于將LLM引導(dǎo)的視覺搜索機(jī)制集成到MLLM中，以解決模型的視覺限制。

再如上，GPT-4V識(shí)圖失敗的栗子，SEAL便可輕松完成。

一堆毛絨玩具中，一個(gè)猩猩抱著什么樂(lè)器？

GPT-4V：薩克斯

SEAL：吉他

繁華的都市中，一位男子手中提了一打礦泉水的瓶子是什么logo？

GPT-4V：看不清

SEAL：依云

還有行李箱上的小掛件是哪家公司的？

GPT-4V：Rubbermaid Commercial

SEAL：英特爾

在一個(gè)更直觀的中，籃球運(yùn)動(dòng)員的球衣數(shù)字是幾號(hào)？

GPT-4V：10

SEAL：8

類似的例子還是有很多，看得出不論是簡(jiǎn)單的，還是復(fù)雜的視圖中，GPT-4V全軍覆沒。

那么，SEAL框架是由何構(gòu)成的？

SEAL框架+V*視覺搜索算

具體來(lái)說(shuō)，SEAL框架由「VQA LLM」和「視覺搜索模型」兩部分組成。

典型的MLLM模型可能會(huì)由于視覺編碼器的信息不足，而拒絕回答或瞎猜（即幻覺）。

與之不同，SEAL中的VQA LLM可以明確地查明缺失的視覺細(xì)節(jié)，從而為以下對(duì)象創(chuàng)建目標(biāo)對(duì)象重點(diǎn)。

然后，利用豐富的世界知識(shí)和語(yǔ)言模型的常識(shí)，視覺搜索組件定位這些已識(shí)別的元素，并將它們添加到視覺工作記憶（VWM）中。

VWM中的這些附加視覺數(shù)據(jù)，使VQA語(yǔ)言模型能夠提供更準(zhǔn)確、更明智的響應(yīng)。

左側(cè)部分代表VQA LLM，它利用視覺工作記憶中的所有數(shù)據(jù)來(lái)回答問(wèn)題。右側(cè)展示了V*視覺搜索算法流程

值得一提的是，SEAL的適應(yīng)性使其能夠與各種MLLM基礎(chǔ)模型配合使用。

在論文的例子中，研究人員使用LLaVA作為視覺搜索模型中的VQA LLM和MLLM。

借助這種新的視覺搜索功能，MLLM能夠更好地處理，在高分辨率圖像中進(jìn)行準(zhǔn)確視覺基礎(chǔ)的情況。

人類的視覺搜索過(guò)程受自上而下的特征引導(dǎo)和上下文場(chǎng)景引導(dǎo)，因此作者設(shè)計(jì)了一種名為V*引導(dǎo)視覺搜索算法，其視覺搜索模型也遵循類似的原則。

對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，這種引導(dǎo)主要來(lái)自于他們對(duì)物理世界的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

因此，這一視覺搜索模型是建立在另一個(gè)MLLM的基礎(chǔ)上的，它涵蓋了關(guān)于世界的大量常識(shí)性知識(shí)，并能根據(jù)這些知識(shí)有效推理出目標(biāo)在場(chǎng)景中的可能位置。

實(shí)驗(yàn)評(píng)估

現(xiàn)有的MLLM基準(zhǔn)主要側(cè)重于，提供跨各種任務(wù)類別的綜合評(píng)估，并且沒有充分挑戰(zhàn)上述當(dāng)前范式的具體局限性。

為了彌補(bǔ)這一差距并評(píng)估全新框架，作者引入了V–Bench，這是一種新的專用VQA基準(zhǔn)，專注于高分辨率圖像的視覺基礎(chǔ)。

V-Bench是一個(gè)以視覺為中心的基準(zhǔn)測(cè)試，要求多模態(tài)模型準(zhǔn)確地提供特定的視覺信息，而這些信息很容易被缺乏視覺搜索功能的標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)視覺編碼器所忽視。

在圖像和視頻等豐富而復(fù)雜的視覺內(nèi)容日益占據(jù)主導(dǎo)地位的世界中，MLLM能夠積極關(guān)注關(guān)鍵視覺信息以完成復(fù)雜的推理任務(wù)至關(guān)重要。

該基準(zhǔn)旨在強(qiáng)調(diào)這一基本機(jī)制的重要性，并指導(dǎo)MLLM的進(jìn)化，以反映人類認(rèn)知固有的多模態(tài)處理和推理能力。

如下是，V–Bench上不同搜索策略的評(píng)估結(jié)果。

在具體消融實(shí)驗(yàn)中，使用了V*算法的Vicuna-7B的模型表現(xiàn)更優(yōu)。

最后，視覺搜索幾十年來(lái)一直是cogsci/視覺科學(xué)的核心問(wèn)題。有趣的是，與人眼注視相比，LLM引導(dǎo)V*可以達(dá)到與人類視覺搜索相當(dāng)?shù)男剩?/span>

LLM引導(dǎo)視覺搜索的過(guò)程如下。

作者介紹

Penghao Wu

Penghao Wu目前是加州大學(xué)圣迭戈分校計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的碩士研究生。他于2018年在上海交通大學(xué)獲得電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)士學(xué)位。從2023年6月開始，他便成為紐約大學(xué)研究實(shí)習(xí)生，導(dǎo)師是謝賽寧。

Saining Xie（謝賽寧）

謝賽寧目前是紐約大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授。據(jù)個(gè)人主頁(yè)介紹，他本科畢業(yè)于上海交通大學(xué)，18年獲加州大學(xué)圣迭戈分校CS博士學(xué)位。

畢業(yè)后，便在Facebook AI Research（FAIR）擔(dān)任研究科學(xué)家。

他還曾與何愷明大神共同提出了用于圖像分類的簡(jiǎn)單、高度模塊化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ResNeXt，這篇論文發(fā)表在了CVPR 2017上。