一、回顾
MLLMs 在语言、图像、视频和音频处理等 多模态任务中表现出色。这些模型通过整合多模态信息来增强多模态任务的有效性。
在自然语言处理(NLP)任务中,如文本生成 和机器翻译 ,MLLMs 利用图像、视频和音频提供上下文支持,提升生成文本的准确性和表达性 。这些模型还在情感分析 和对话系统 中表现优异,通过整合多模态信息提高理解和生成能力。
在视觉任务中,MLLMs 显著提升了任务理解、分析和生成能力 。通过整合文本描述和图像指令,MLLMs 能够更准确地完成图像分类 、目标检测 和图像注释等 任务。例如,GPT-4V 和 Gemini 等 MLLMs 将图像内容与自然语言描述结合,生成更加生动和精确的注释结果。这些模型还在图像生成 方面取得了进展,从文本描述生成图像或实现跨模态图像风格迁移,从而拓宽了这一领域的可能性。同时,由于视频处理的复杂性,这一领域也面临着独特的挑战。然而,MLLMs 的出现推动了语言模型在这一领域的能力发展。像 NExT-GPT 和 Sora 等模型在多模态视频生成 方面取得了开创性的进展,通过学习多模态数据生成更加丰富和真实的视频内容。此外,VideoChat 和 Video-LLaVA 等智能视频理解技术的进步显著增强了视频内容的分析和处理能力。这些发展为虚拟现实、视频游戏和教育应用中的用户体验带来了更好的前景。
在音频任务中,MLLMs 为音频处理任务带来了新的技术变革。传统的音频处理通常依赖于单一模态信号处理方法,如语音识别或音频分类 ,这在处理复杂的多模态数据时具有局限性。MLLMs 通过结合大语言模型(LLMs)与文本和视觉信息,更好地理解和生成与音频相关的内容。例如,在语音生成 任务中,MLLMs 可以利用文本和视觉信息生成更自然且与上下文相关的语音输出。在音频理解 任务中,这些模型通过结合视觉线索和文本描述,更准确地执行情感识别 、音频分类 或音频事件检测 。此外,MLLMs 在跨模态音频文本翻译 、音频配乐生成 和多模态情感分析等任务中表现出强大的潜力。这些技术进步不仅提高了音频处理的有效性,还扩展了其在智能家居、虚拟助手、影视制作等现实应用中的场景。
二、MLLM 的基本概念和主要架构
1、定义和基本概念
MLLMs 的核心原理在于不同模态的整合与交互,这显著提高了模型的有效性。这种多模态方法不仅增强了对单一数据类型的理解,还促进了它们之间的更细致的交互,从而扩大了 AI 应用的范围和精度。
2、多模态大语言模型的主要组件
可以分为三个主要组件:多模态输入编码器、特征融合机制和多模态输出解码器。
A、流程实例:
融合多模态特征时,通常不用从头开始训练新模型,而是利用现有的预训练大型模型。虽然预训练的 LLMs主要设计用于处理文本输入,但可通过多种技术将这些模型调整为处理多模态数据。
MLLM在不同领域的表现及其优缺点
三、对比分析MLLM
1. 图像任务
2、视频理解
主流融合方法包括简单的线性层和注意力机制(如QFormer),但也引入了更高的计算开销。一些最新的模型,如LLaVA-NeXT-Video和 Video-LLaMA-2 ,尝试引入更先进的多模态融合模块,如自注意力和交叉注意力。
MLLMs应用于实际场景仍面临诸多挑战:
- 大规模视频数据集的标注质量差异较大,这可能引入噪声并影响模型性能;
- 当前的MLLMs参数量级达到数十亿,导致推理速度较慢,难以满足实时应用的要求;
- 现有的MLLMs对视频中的干扰因素(如光照变化、遮挡和模糊)敏感;
- 缺乏可解释性
3、视频生成
常见的融合方法包括简单的线性层(如Vitron )和注意力机制(如LWM的Transformer)。
挑战:
- 训练和推理过程需要大量资源,通常需要数百个高端GPU ,这限制了模型的可访问性和实用性;
- 在生成视频的质量和多样性方面,特别是视觉一致性、时间一致性和细节描绘方面,仍有改进的空间。
4、音频任务
当前主流的融合方法包括简单的线性层(如PandaGPT和NeXT-GPT中使用的)和注意力机制(如Video-LLaMA和BuboGPT的QFormer结构中使用的)。与线性层相比,注意力机制可以捕捉更复杂的跨模态交互,但也会带来更高的计算成本。
挑战:在嘈杂环境或不同口音下,它们的性能可能显著下降。