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Intégrer le croquis visuel dans les modèles de langage

Un nouveau cadre améliore le raisonnement dans les modèles de langage grâce à des croquis visuels.

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Dans le monde de la résolution de problèmes, les croquis jouent un rôle super important. Ils aident les gens à réfléchir face à des défis dans divers domaines, comme les maths, l'ingénierie et même des Tâches quotidiennes. Pourtant, les modèles de langage multimodaux actuels (LMs) n'utilisent pas de croquis Visuels dans leur processus de Raisonnement. Cet article explore un nouveau Cadre qui permet à ces modèles de créer des croquis visuels pour aider au raisonnement, un peu comme les humains le font.

Le Rôle du Croquis

Dessiner est une activité humaine innée qui améliore la communication et la formation d'idées. Quand les gens sont confrontés à des problèmes complexes, ils dessinent souvent des diagrammes ou prennent des notes pour clarifier leurs pensées. Par exemple, les gens traînent des lignes et des formes pour résoudre des problèmes de géométrie ou esquissent des plans quand ils préparent un projet. Malgré son importance, les LMs existants se basent uniquement sur le texte pour raisonner, loupant ainsi les avantages des aides visuelles.

Présentation du Cadre

Le cadre proposé donne aux LMs une sorte de bloc-notes visuel où ils peuvent dessiner et interagir avec divers éléments visuels. Cette configuration permet au modèle de planifier et de raisonner sur la base des croquis qu'il crée, ce qui améliore considérablement sa capacité à résoudre des tâches. En permettant aux LMs de faire des dessins semblables à des croquis humains, le cadre s'adapte mieux à la résolution de problèmes.

Comment ça Marche le Croquis

Le cadre permet aux LMs de croquer en générant du code qui utilise différents outils visuels. Il peut produire des illustrations, comme des lignes, des cases, ou même des diagrammes plus complexes, en exécutant du code Python. Le modèle utilise divers modèles de vision spécialisés pour aider au croquis, comme ceux qui peuvent détecter des objets ou segmenter des images.

Exemples d'Utilisation

  1. Problèmes de Géométrie : Quand on demande au modèle de prouver une propriété mathématique, comme les angles d'un triangle, il peut dessiner des lignes auxiliaires pour aider à visualiser et raisonner. En améliorant le diagramme de géométrie avec de nouvelles lignes et angles, le modèle trouve la solution plus rapidement.

  2. Fonctions Mathématiques : Au lieu de se baser uniquement sur du texte, le modèle peut tracer des fonctions pour analyser leurs propriétés visuellement. Cette approche lui permet de classer les fonctions en paires ou impaires en observant leurs graphiques.

  3. Algorithmes de Graphes : En visualisant des graphes avec des bibliothèques Python, le modèle peut déterminer s'il existe un chemin entre des points ou évaluer le flux maximum dans un réseau.

  4. Stratégies de Jeu : Dans des jeux comme les échecs, le modèle peut dessiner le plateau pour analyser les mouvements et les stratégies en fonction des positions actuelles.

Améliorations de Performance

Lors des tests sur une variété de tâches de raisonnement mathématique et visuel, le cadre a montré des améliorations de performance marquées. Dans les tâches mathématiques, les modèles qui utilisaient le cadre de croquis ont surpassé ceux qui ne l’utilisaient pas, avec un gain moyen de 12,7%. Dans les tâches visuelles, l'augmentation de la précision était tout aussi significative.

Conclusion

Ce cadre pour intégrer le croquis visuel dans les modèles de langage multimodaux représente une avenue prometteuse pour améliorer leurs capacités de raisonnement. En permettant aux modèles de créer et d'utiliser des croquis, on se rapproche de la simulation de processus de raisonnement semblables à ceux des humains. Les futures itérations de ce cadre pourraient élargir ses capacités, menant potentiellement à une meilleure résolution de problèmes dans divers domaines.

Directions Futures

Le développement de ce cadre ouvre une multitude de possibilités. Les travaux futurs peuvent explorer ses applications en robotique, permettant aux machines d'utiliser des aides visuelles pour la navigation ou la reconnaissance d'objets. À mesure que la technologie progresse, le cadre pourrait évoluer pour intégrer des formes de raisonnement et de visualisation encore plus sophistiquées.

En combinant les forces du langage et de la vision, on fait un pas significatif vers la création de systèmes d'intelligence multimodale plus capables et interprétables.

Source originale

Titre: Visual Sketchpad: Sketching as a Visual Chain of Thought for Multimodal Language Models

Résumé: Humans draw to facilitate reasoning: we draw auxiliary lines when solving geometry problems; we mark and circle when reasoning on maps; we use sketches to amplify our ideas and relieve our limited-capacity working memory. However, such actions are missing in current multimodal language models (LMs). Current chain-of-thought and tool-use paradigms only use text as intermediate reasoning steps. In this work, we introduce Sketchpad, a framework that gives multimodal LMs a visual sketchpad and tools to draw on the sketchpad. The LM conducts planning and reasoning according to the visual artifacts it has drawn. Different from prior work, which uses text-to-image models to enable LMs to draw, Sketchpad enables LMs to draw with lines, boxes, marks, etc., which is closer to human sketching and better facilitates reasoning. Sketchpad can also use specialist vision models during the sketching process (e.g., draw bounding boxes with object detection models, draw masks with segmentation models), to further enhance visual perception and reasoning. We experiment with a wide range of math tasks (including geometry, functions, graphs, and chess) and complex visual reasoning tasks. Sketchpad substantially improves performance on all tasks over strong base models with no sketching, yielding an average gain of 12.7% on math tasks, and 8.6% on vision tasks. GPT-4o with Sketchpad sets a new state of the art on all tasks, including V*Bench (80.3%), BLINK spatial reasoning (83.9%), and visual correspondence (80.8%). All codes and data are in https://visualsketchpad.github.io/.

Auteurs: Yushi Hu, Weijia Shi, Xingyu Fu, Dan Roth, Mari Ostendorf, Luke Zettlemoyer, Noah A Smith, Ranjay Krishna

Dernière mise à jour: 2024-11-10 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2406.09403

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2406.09403

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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