重新思考多模态大模型中的投影器训练

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

该论文提出 PORTAL,一种无需配对图像-文本数据、基于最优传输的多模态投影器初始化方法,可以完全跳过投影器训练阶段,在六个 LLM 主干和 16 个基准上匹敌使用 558k 图文对的标准训练流程。

多模态大模型的训练通常分为两步:首先在大规模图像-文本描述数据集上进行投影器训练,将视觉编码器与语言模型对齐;随后对完整的多模态模型进行联合训练。尽管这一流程被广泛采用,但投影器训练阶段的具体作用仍缺乏深入理解。我们发现:(i) 仅使用 10% 到 20% 的数据训练投影器,即可恢复大部分下游性能增益;(ii) 在不同数据集上训练的投影器可以进行线性插值,且性能基本保持不变。这些结果表明,投影器训练主要完成的是一种粗粒度对齐,而许多不同的投影器都能同样好地实现这一点。受这些发现的启发,我们提出 PORTAL——一种无需训练的投影器初始化方法,既不需要配对的图像-文本数据,也不需要基于梯度的优化,仅依赖各模态的汇总统计量。PORTAL 在共享主子空间上,对视觉和语言特征分布的高斯近似计算最优传输映射,从而可以完全跳过投影器训练阶段。在没有任何配对数据的情况下,PORTAL 在六个 LLM 主干、两个视觉编码器和 16 个基准上,均能匹敌使用 558k 图文对训练的标准流程。在 7 种(视觉编码器,LLM)组合设置中的 3 种上超过了该流程,其余 4 种设置上达到了其平均得分的 98%。
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来源: https://huggingface.co/papers/2610.18598

摘要

PORTAL 无需配对数据即可初始化多模态投影器,通过最优传输对齐视觉与语言特征分布,在消除投影器训练的同时达到与标准训练相当的性能。

多模态大模型(Multimodal LLMs)的典型训练流程是:首先通过在大规模图像-文本对数据集上进行投影器训练(projector training),将视觉编码器(vision encoder)与语言模型对齐,随后对整个多模态模型进行联合训练。尽管这一流程被广泛使用,但投影器训练阶段的作用至今仍不甚清楚。我们发现:(i) 仅使用 10% 到 20% 的数据来训练投影器,就已经可以恢复大部分下游性能提升;(ii) 在不同数据集上训练得到的投影器可以进行线性插值,且性能基本得以保持。这些结果表明,投影器训练主要执行的是一种粗粒度对齐,许多不同的投影器都能同样好地完成这一任务。

基于这些发现,我们提出 PORTAL——一种免训练的投影器初始化方法,既不需要图像-文本配对数据,也不需要基于梯度的优化,仅需各模态的汇总统计量即可。PORTAL 在视觉与语言特征分布共享的主子空间(principal subspace)上,基于高斯近似(Gaussian approximations)计算最优传输映射,从而可以完全跳过投影器训练阶段。在没有任何配对数据的情况下,PORTAL 在 6 种 LLM 主干、2 种视觉编码器(vision encoder)和 16 个基准测试上,达到了与使用 558k 图像-文本对训练的标准流程相当的性能。在 7 种(视觉编码器,LLM)组合设置中的 3 种上超过了该流程,在其余 4 种上平均达到其得分的 98%。

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