😍 多模态方法

多模态的背景与意义

  • 人类通过多感官(视觉、听觉、嗅觉等)感知世界,但机器智能也需要超越单模态。
  • 多模态研究任务:包括 表征转换对齐融合协同学习

五类核心任务

任务
定义
方法与挑战
表征
获取多模态互补信息,剔除冗余,得到高维特征向量。
联合表征(相同特征空间)与协同表征(不同特征空间但互有关联)。
转换
将一种模态的信息转换为另一种模态,如语音合成、图片描述等。
异构数据转化过程开放且主观,如“看图说话”任务中的多种描述可能性。
对齐
将多模态信息间建立对应关系,如图片区域与文字描述的匹配。
缺乏标注数据集、模态相似性难以度量,不同模态的对应关系可能不存在。
融合
整合多模态信息实现分类、回归等任务。
方法包括早期融合(数据级)、晚期融合(模型级)、混合融合(结合早期和晚期)。
协同学习
利用资源充足模态辅助资源稀缺模态建立模型。
包括协同训练(生成更多标注数据)、迁移学习(迁移特征表示)。
notion image

技术发展路径

  • 深度学习从 视觉、语音自然语言处理、知识图谱
  • Transformer 技术统一多模态技术路径,逐步应用于视觉、语音等领域。

🤥 多模态融合应用

典型应用场景

应用
描述
特点与技术
视觉问答 (VQA)
在视觉理解基础上通过自然语言回答问题(“看图回答问题”)。
特征提取 + 多模态融合(图像特征与文本特征)。
视觉常识推理 (VCR)
结合图像和语言推理能力,需回答问题并给出理由。
不仅回答问题,还需选择答案的依据。吸引谷歌、微软等参与,学术成果丰富。
自动驾驶
多传感器融合(如激光雷达、摄像机)感知路况,实现驾驶决策。
对路侧信息的融合感知和决策安全性要求极高,典型的多模态数据融合应用。
机器人
识别语音和视觉信息,生成语音或执行动作。
高阶智能需融合语音和视觉,理解场景与需求。
虚拟数字人
数字化形象,依赖语音和视觉生成多模态内容(如情感语音与动作)。
涉及多模态内容生成,是通向通用AI的重要形态。

多模态信息融合方法

融合方式
定义
优缺点
早期融合
在数据或特征层面对不同模态进行整合。
可捕捉模态间的底层关系,但对数据预处理要求高。
晚期融合
在不同模态模型独立判别后再整合结果。
模态间关联性难以挖掘,但对特定任务表现好。
混合融合
结合早期与晚期融合方法,实现更精细的整合。
提升精度和鲁棒性,但计算和设计复杂度较高。

未来展望

  • 多模态应用是通向通用AI的必经之路
  • Transformer、大规模自监督预训练 为基础技术实现多模态统一。
  • 多模态生成应用(如虚拟数字人)逐步落地,结合元宇宙等前沿应用。
AI产品经理:机器人学与运动规划AI产品经理:多模态感知之自然语言处理
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