杭電小哥搶先搞定GPT讀圖功能，單卡就能實(shí)現(xiàn)新SOTA，代碼已開源｜CVPR2023
各種細(xì)節(jié)問題都能手拿把掐
Pine 發(fā)自 凹非寺
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能讀圖的GPT-4震撼發(fā)布了！但要用它還得排隊(duì)。。。
不如先試試這個～
加上一個小模型，就能讓ChatGPT、GPT-3這類目前只能理解文本的大語言模型輕松讀圖，各種刁鉆的細(xì)節(jié)問題都能手拿把掐。
并且訓(xùn)練這個小模型單卡（一塊RTX 3090）就能搞定。
效果呢，直接看圖。
比如說，給訓(xùn)練后的GPT-3輸入一張“音樂現(xiàn)場”的圖片，問它：現(xiàn)場在舉辦什么活動？
毫不遲疑，GPT-3給出了音樂會的答案。
再來加點(diǎn)難度，再給GPT-3醬紫的一張照片，讓它來分辨照片中的簾子是什么類型的材質(zhì)。
GPT-3：蕾絲。
Bingo！（看來是有點(diǎn)兒東西在身上的）
這個方法呢，是杭州電子科技大學(xué)和合肥工業(yè)大學(xué)的一個團(tuán)隊(duì)的最新成果：Prophet，半年前他們就已經(jīng)著手進(jìn)行這項(xiàng)工作。
論文一作是杭電研究生邵鎮(zhèn)煒，他在1歲那年被診斷患有“進(jìn)行性脊肌萎縮癥”，高考時遺憾與浙大擦肩，選擇了離家近的杭州電子科技大學(xué)。
目前該論文已經(jīng)被CVPR2023接收。
跨模態(tài)任務(wù)上達(dá)到新SOTA
話不多說，直接來看在Prophet這種方法的加持下GPT-3的讀圖能力。
我們先來看看它在數(shù)據(jù)集上的測試結(jié)果。
研究團(tuán)隊(duì)在兩個基于外部知識的視覺問答數(shù)據(jù)集OK-VQA和A-OKVQA測試了Prophet，均創(chuàng)造了新SOTA。
更具體點(diǎn)，在OK-VQA數(shù)據(jù)集上，和Deepmind的擁有80B參數(shù)的大模型Flamingo對比，Prophet達(dá)到了61.1%的準(zhǔn)確率，成功擊敗Flamingo（57.8%）。
并且在所需要的算力資源上，Prophet也是“吊打”Flamingo。
Flamingo-80B需要在1536塊TPUv4顯卡上訓(xùn)練15天，而Prophet只需要一塊RTX-3090顯卡訓(xùn)練VQA模型4天，再調(diào)用一定次數(shù)的OpenAI API即可。
其實(shí)，類似Prophet這種幫助GPT-3處理跨模態(tài)任務(wù)的方法之前也有，比如說PICa，以及之后的KAT和REVIVE。
不過它們在一些細(xì)節(jié)問題的處理中，可能就不盡如人意。
舉個栗子
，讓它們一起讀下面這張圖，然后回答問題：圖片中的樹會結(jié)什么水果？
而PICa、KAT和REVIVE從圖片中提取到的信息只有：一群人在廣場上走路，完全忽略掉了后面還有一顆椰子樹。最終給出的答案也只能靠瞎猜。
而Prophet這邊，就不會出現(xiàn)這種情況，它解決了上述方法提取圖片信息不充分的問題，進(jìn)一步激發(fā)了GPT-3的潛能。
那Prophet是怎么做的呢？
小模型+大模型
有效提取信息，并準(zhǔn)確回答問題，能做到這些Prophet依賴的是它獨(dú)特的兩階段框架。
這兩個階段也分工明確：
- 第一階段：根據(jù)問題給出一些具有啟發(fā)性的答案；
- 第二階段：這些答案會縮一些范圍，使GPT-3有充分的空間發(fā)揮潛能。
首先是第一階段，研究團(tuán)隊(duì)針對特定的外部知識VQA數(shù)據(jù)集訓(xùn)練了一個改進(jìn)的MCAN模型（一個VQA模型）。
訓(xùn)練好模型后，從中提取兩種具有啟發(fā)性的答案：答案候選和答案感知示例。
其中，答案候選是以模型分類層輸出的置信度為依據(jù)對答案進(jìn)行排序，選取里面的top10。
答案感知示例時指，將模型分類層之前的特征作為樣本的潛在答案特征，這個特征空間中最相近的標(biāo)注樣本。
接下來就是第二階段，這一步相對來說就很簡單粗暴了。
講上一步得到的“啟發(fā)性答案”組織到prompt中，然后再將prompt輸入給GPT-3，在一定的提示之下完成視覺問答問題。
不過雖然上一步已經(jīng)給出一些答案提示，但這并不意味著GPT-3就要局限在這些答案中。
若提示給出的答案置信度太低或者正確答案并不在那些提示中，GPT-3完全完全有可能生成新的答案。
研究團(tuán)隊(duì)
當(dāng)然，除了研究成果外，這項(xiàng)研究背后的團(tuán)隊(duì)也不得不提。
第一作者邵鎮(zhèn)煒在1歲時就確診“進(jìn)行性脊肌萎縮癥”，是肢體一級殘疾，沒有生活自理能力，生活和學(xué)習(xí)需要母親的全程照顧。
不過雖然身體受限，但邵鎮(zhèn)煒對知識的渴求并沒有減弱。
2017年高考他拿下644分的高分，以第一名的成績被杭州電子科技大學(xué)計算機(jī)專業(yè)錄取。
期間還獲得2018年中國大學(xué)生自強(qiáng)之星、2020年度國家獎學(xué)金和2021年度浙江省優(yōu)秀畢業(yè)生等榮譽(yù)。
本科期間，邵鎮(zhèn)煒就已經(jīng)開始跟著余宙教授進(jìn)行科研活動。
2021年，邵鎮(zhèn)煒在準(zhǔn)備研究生推免時與浙大擦肩，于是留校加入了余宙教授課題組攻讀碩士研究生，目前他在讀研二，研究方向是跨模態(tài)學(xué)習(xí)。
余宙教授則是本次研究論文的二作以及通訊作者，他是杭電計算機(jī)學(xué)院最年輕的教授，教育部“復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真”實(shí)驗(yàn)室副主任。
長期以來，余宙專攻多模態(tài)智能方向，曾帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)多次獲得國際視覺問答挑戰(zhàn)賽VQA Challenge的冠亞軍。
研究團(tuán)隊(duì)的大部分成員都在杭電媒體智能實(shí)驗(yàn)室（MIL）。
該實(shí)驗(yàn)室由國家杰青俞俊教授負(fù)責(zé)，近年來實(shí)驗(yàn)室圍繞多模態(tài)學(xué)習(xí)方向發(fā)表一系列高水平期刊會議論文（TPAMI、IJCV、CVPR等），多次獲得IEEE期刊會議的最佳論文獎。
實(shí)驗(yàn)室主持國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國家級項(xiàng)目20余項(xiàng)，曾獲得過浙江省自然科學(xué)一等獎，教育自然科學(xué)二等獎。
項(xiàng)目地址：
https://github.com/MILVLG/prophet
論文地址：
https://arxiv.org/abs/2303.01903
參考鏈接：
[1] https://zhuanlan.zhihu.com/p/613601646
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/auKTsPZHnzSHbJLPjhFVlA
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