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Title: PINK: UNVEILING THE POWER OF REFERENTIAL COMPREHENSION FOR MULTI-MODAL LLMS 作者: Shiyu Xuan 发表日期: 2023-10-01 一、Introduction 背景知识 Referring：识别图片中具体的目标类别（包括给定point、bounding box、mask等） Grounding：给定文本描述，输出bounding box 简单来讲，Referring是给定坐标，输出文本（类别或者描述）；Grounding是给定文本，输出坐标 1.1 该论文试图解决什么问题？ 大部分的MLLM缺乏指代能力（Referential Comprehension (RC)），这篇提出一个新方法增强MLLM的RC能力。这篇文章中RC即包括Referring能力也包括Grounding能力 1.2 Key Contributions 提出pink增加MLLM的RC能力 用设计的各种RC任务，以一个低成本的方式构建质量微调数据集。为了进一步提升模型RC能力，提出自一致提升方法（self-consistent bootstrapping ）扩展一个数据集的dense object annotations到高质量的referring-expression-bounding-box pair。 端到端训练框架，两个模态从指令微调中都收益（视觉、LLM加入了可学习参数，Adapter） SOTA（在某些方面比Kosmos-2还强） 介绍中的要点 传统VQA和RC的区别 传统的VQA是image-level的, RC VQA是更细粒度的 Method 整体架构 右边的self-consistent bootstrapping包括两步（1）grounding caption： 给定框生成caption，（2）visual grounding： 给定caption预测框 左边的模型结构包括visual encoder，projection layer，decoder-only LLM。 Training Pipeline：（1）第一阶段：只训练projection layer；（2）第二阶段：冻结e visual encoder和LLM。 训练新添加的Adapters参数（viusal encoder和LLM都会新加一些参数）和projection layer 指令微调数据集构建 设计的RC task包括如下（前3个是已经存在工作的方法，后面的是作者后设计的） visual relation reasoning visual spatial reasoning PointQA Visual Relation Reasoning Coarse Visual Spatial Reasoning：define four coarse spatial positions as top-left, top-right, bottom-left, and bottom-right....

Title: 作者: 发表日期: 一、Introduction 1.1 该论文试图解决什么问题？ LLM可以通过in-context learning利用背景信息和任务信息，然而，VLM还很难理解多张图片的多模prompt。之前的很多工作只能处理单张图片，尽管已经存在可以处理多张图片的多模模型，但是其预训练数据的prompt不够老练（sophisticated）。本文提出MMICL， 从模型设计和数据两个方面去解决这个问题（训练的数据和真实应用场景的数据存在gap）。 这个gap表现为： 图片和文本交错的多模上下文 图片的文本指代 多模数据存在空间、逻辑、时间关系 当前VLM存在的现状 Hard to Understand Complex Prompt With Multiple Images and Text 难以理解包含多张图片且图片与文本相互交错的复杂问题。虽然Flamingo可以处理多张图片，但是其预训练数据的prompt不过老练（sophisticated） Hard to Understand Text-to-Image Reference 很难理解问题问的哪张图片 Hard to Understand the Relationships between Multiple Images 之前用的训练数据是从网上爬取的，虽然来自同一个页面，但是图片间的联系可能是比较弱的。图片之间缺乏联系（interconnected）阻碍VLM理解多张图片之间的复杂关系（空间、时间、逻辑关系），其进一步限制了模型的推理能力和few-shot能力 1.2 Key Contributions 提出方法MMICL， 可以有效的处理多模输入（包括多张图片的关系和文本到图片的指代） 提出新的上下文方案（an extra image declaration section and image proxy tokens）增强VLM的上写文学习能力 构建MIC（Multi-modal In-Context）数据集 此外，MMICL可以缓解语言的偏见（language bias），广泛语境下language bias会导致幻觉问题 Method Experiments

Title: Flamingo: a Visual Language Model for Few-Shot Learning 作者: Jean-Baptiste Alayrac, Jeff Donahue 发表日期: 2022.11 一、Introduction 1.1 该论文试图解决什么问题？ 多模领域的few-shot问题 1.2 Key Contributions 提出Flamingo模型，通过几个示例就可执行各种多模任务。由于架构的创新，Flamingo可以处理随意的图片（可以多张图片）和文本 通过few-shot学习，定量评估Flamingo是如何迁移到其他各种任务的 通过few-shot学习，Flamingo在16任务中的6个任务(6个人任务是finetune过的)取到SOTA。Flamingo可以在其他数据集上通过fine-tune取到SOTA。 Method Flamingo架构总览如下图 从图中可以看到Flamingo架构有两个关键点组件，Perceiver Resampler和Gated XATTN-DENSE Perceiver Resampler: 任意数量的图片或者视频经过视觉模型编码后，再通过Pereiver Resampler输出固定数量的visual tokens。注：该模块决定了Flamingo可以处理多张图片的能力（即具有few-shot的能力） Gated XATTN-DENSE: 主要是指cross attention的基础加入门机制(tanh(a), a初始化为0)，可以提升性能和训练的稳定性 Visual processing and the Perceiver Resampler Perceiver Resampler示意图如下，学习DETR的query机制，有几个query，输出就是几个visual token（论文中为5） Conditioning frozen language models on visual representations 在Transformer中的cross attention的基础加入门机制 Multi-visual input support: per-image/video attention masking 网络上爬取的文档是图片和文本交错的信息。该模块是用来控制当前文本token可以注意到的图片（离当前文本token最近的上一个图片） Training on a mixture of vision and language datasets Flamingo训练采用了三个数据集：...

Title: MME: A Comprehensive Evaluation Benchmark for Multimodal Large Language Models 作者: Chaoyou Fu, Peixian Chen, Yunhang Shen, Yulei Qin, Mengdan Zhang, Xu Lin1Zhenyu Qiu, Wei Lin, Jinrui Yang, Xiawu Zheng, Ke Li, Xing Sun, Rongrong Ji; Tencent Youtu Lab , Xiamen University 发表日期: 2023.7 项目主页：MME Note: 项目主页加入了新的多模模型，得分已经远远超过论文的那个几个模型 一、Introduction 缩写 LLM: Large Language Model MLLM: Multimodal Large Language Model LLM 三个代表性的能力: In-Context Learning(ICL), instruction following, Chain-of-Thought (CoT) 1.1 该论文试图解决什么问题？ 多模模型缺乏一个全面的评估benchmark，该论文首次提出多模大模型的评估benchmark MME。在14个子任务上度量多模大模型的感知和认知能力。...

对于模型的训练，训练的速度和显存的占用是必须要考虑的两个因素，特别是现在模型越来越大。1.4B的模型，在32GB的GPU上训练就会OOM。更别提现在动不动就几百B甚至上千B的模型。所以分析那些因素对模型的训练速度和显存的占用是十分必要的。 显存占用分析（训练阶段） 在训练阶段，显存被如下组件占用 model weights optimizer states gradients forward activations saved for gradient computation temporary buffers functionality-specific memory 在ZeRO中model weights、optimizer states、gradients被称为模型状态（model states）, 剩下的被称为剩余状态（residual states） 具体的计算如下（参数量假设为1） model weights 4 bytes ： fp32 training 6 bytes ： mixed precision training（即需要保存一个float32参数，又需要保存一个float16参数） Optimizer States 8 bytes：对于大模型优化器一般为AdamW（包含一阶梯度和二阶梯度，所以对于一个参数，优化器占用8个比特） 2 bytes：8-bit AdamW optimizer 4 bytes：SGD with momentum Gradients 4 bytes： fp32 or mixed precision training （注：对于混合精度训练，一个参数的梯度，ZeRO论文任务是2 bytes(float16), Hugging face中认为梯度一般是4 bytes(float32)。）。所以这里不太确定，获取两种计算方式都是正确的（由框架实现决定） 所以，如果使用混合精度训练，一个参数，需要消耗18个bytes（6+8+4）（ZeRO认为16个bytes） 减少显存使用和提升训练速度的tricks Method Speed Memory 备注 Gradient accumulation No Yes Gradient checkpointing No Yes Mixed precision training Yes (No) 不太严谨 Batch size Yes Yes Optimizer choice Yes Yes DataLoader Yes No DeepSpeed Zero No Yes 必要的解释...