La quête d'un cortex visuel artificiel
Recherche des machines intelligentes capables de traiter efficacement les infos visuelles.
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Table des matières
- Comprendre les Représentations Visuelles
- Le Défi de Concevoir un Cortex Visuel Artificiel
- Étude Approfondie des Modèles Visuels
- Curating Diverse Tasks
- Évaluation des Performances sur les Tâches
- Investigation de l'Impact de la Taille et de la Diversité des Données
- Identification des Principales Conclusions
- Capacité Réelle du Matériel
- Limitations des Approches Actuelles
- Le Besoin d'un Cortex Visuel Universel
- Exploration des Directions Futures
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Ces dernières années, y'a eu un intérêt grandissant pour la création de machines intelligentes qui peuvent comprendre et interagir avec le monde. Un des côtés clés, c'est de développer ce qu'on appelle un cortex visuel artificiel. Ce concept fait référence à un système qui peut prendre des entrées visuelles de caméras et les utiliser pour guider des actions, un peu comme notre cerveau traite l'information visuelle. L'objectif, c'est d'améliorer la façon dont les machines apprennent à effectuer des tâches qui nécessitent à la fois compréhension visuelle et mouvement physique, comme naviguer dans des environnements ou manipuler des objets.
Comprendre les Représentations Visuelles
Les représentations visuelles, c'est des outils qui aident les machines à comprendre ce qu'elles voient. Elles peuvent être entraînées sur des quantités énormes de données, y compris des images et des vidéos, pour reconnaître des motifs, des objets et des actions. L'idée principale, c'est de donner aux machines la capacité de "voir" et de comprendre leur environnement d'une manière qui leur permet de prendre des décisions éclairées et d'agir en conséquence.
Le Défi de Concevoir un Cortex Visuel Artificiel
Concevoir un cortex visuel artificiel, c'est pas simple. Ça demande de jongler avec plein de facteurs, comme la variété des tâches que les machines doivent effectuer et les types de données sur lesquelles elles sont entraînées. Par le passé, plusieurs études ont essayé de créer ces systèmes visuels, mais les résultats ont souvent été inconsistants. Certains modèles fonctionnent bien pour des tâches spécifiques mais galèrent avec d'autres. La question reste : comment créer un système unique qui fonctionne efficacement sur différentes tâches ?
Étude Approfondie des Modèles Visuels
Pour relever ce défi, une étude complète a été réalisée sur les représentations visuelles pré-entraînées (PVR) pour les machines intelligentes. La recherche visait à évaluer les modèles existants et à voir comment divers facteurs, comme la taille et la diversité des ensembles de données, influencent leurs Performances. Un large éventail de tâches a été pris en compte, y compris la navigation, la manipulation habile et le mouvement mobile, ce qui en fait l'une des plus vastes examens de ce genre.
Curating Diverse Tasks
L'étude a rassemblé une collection de 17 tâches différentes essentielles pour incarner l'intelligence. Ces tâches allaient de mouvements simples comme marcher à des actions plus complexes comme ramasser des objets. La diversité des tâches était cruciale pour tester l'efficacité du cortex visuel artificiel dans divers contextes. Chaque tâche nécessitait un ensemble spécifique de compétences, ce qui signifie qu'un modèle devait être capable de s’adapter à différents scénarios.
Évaluation des Performances sur les Tâches
Ensuite, les chercheurs ont évalué systématiquement comment différents PVR se comportaient sur les tâches. Bien que de nombreux modèles pré-entraînés aient montré du potentiel, aucun n'a émergé comme dominant universellement. Au lieu de ça, les résultats ont suggéré que les PVR ont tendance à exceller dans des domaines spécifiques pour lesquels ils ont été conçus. Cela a mis en évidence le besoin de nouvelles approches pour créer un modèle plus généralisé qui peut s'adapter à différentes tâches.
Investigation de l'Impact de la Taille et de la Diversité des Données
Un aspect essentiel de cette étude était d'évaluer l'impact de la taille et de la diversité des données sur la performance des modèles. Les chercheurs ont combiné des heures de vidéos montrant des gens engagés dans différentes activités avec des ensembles de données d'images standard. Ils ont entraîné divers modèles de vision et comparé leurs résultats. Étonnamment, augmenter la quantité de données ne menait pas toujours à de meilleures performances sur toutes les tâches. Ça a suggéré qu'ajouter des données ne suffit peut-être pas ; la qualité et la pertinence de ces données jouent un rôle crucial.
Identification des Principales Conclusions
Une des principales conclusions de l'étude était que, bien que les PVR existants surpassent les modèles entraînés de zéro, il n'y avait pas un seul modèle qui excelle dans toutes les tâches. Ça soutient l'idée que des modèles spécialisés peuvent être nécessaires pour des fonctions spécifiques. En plus, adapter les modèles pour des tâches particulières, plutôt que de compter sur une approche unique, montrait un potentiel considérable pour améliorer les performances.
Capacité Réelle du Matériel
L'étude ne s'est pas arrêtée aux simulations ; elle a aussi impliqué des expériences réelles. Les chercheurs ont testé comment les modèles se comportaient sur des robots physiques. Ces expériences ont confirmé que certains modèles pouvaient efficacement guider des robots à travers des tâches comme ramasser des objets ou naviguer dans des espaces, montrant ainsi le potentiel des PVR dans des applications concrètes.
Limitations des Approches Actuelles
Bien que les résultats soient prometteurs, l'étude a aussi reconnu plusieurs limitations. Les diverses tâches ont introduit des complexités qui ont rendu les évaluations uniformes difficiles. De plus, différentes techniques d'entraînement et les architectures spécifiques des modèles ont créé des incohérences dans les résultats. Donc, il reste encore du travail pour affiner ces systèmes et trouver des solutions robustes.
Le Besoin d'un Cortex Visuel Universel
L'objectif global reste clair : développer un cortex visuel artificiel universel capable de supporter un large éventail de tâches intelligentes. Les modèles actuels sont efficaces sur des tâches isolées, mais ils galèrent à généraliser dans des scénarios divers. Ça représente une belle opportunité d'innovation dans l'apprentissage machine, où de nouvelles techniques d'apprentissage, de meilleurs ensembles de données et de meilleures algorithmes peuvent mener à des systèmes plus adaptables.
Exploration des Directions Futures
Pour aller de l'avant, la communauté de recherche doit se concentrer sur la création de références qui facilitent le test des modèles sur un plus large éventail de tâches. Ces références aideraient à évaluer les capacités de généralisation des nouveaux modèles, repoussant les limites de ce qui est possible en intelligence artificielle incarnée. En se concentrant sur les aspects qui contribuent à une représentation visuelle efficace, les chercheurs peuvent bâtir des systèmes plus intelligents et adaptables.
Conclusion
La quête d'un cortex visuel artificiel pour des machines intelligentes représente un front significatif dans le domaine de l'intelligence artificielle. Bien que des progrès considérables aient été réalisés pour créer des modèles capables de comprendre les entrées visuelles, il reste encore un long chemin à parcourir avant d'atteindre une fonctionnalité universelle. Les résultats de cette étude fournissent une base critique pour la recherche et le développement futurs, ouvrant la voie à des machines plus intelligentes qui peuvent percevoir et interagir avec le monde de manière plus sophistiquée. Alors que les chercheurs continuent d'explorer ce domaine passionnant, l'espoir est de créer un jour des systèmes intelligents capables de voir, de comprendre et d'agir en harmonie avec leur environnement.
Titre: Where are we in the search for an Artificial Visual Cortex for Embodied Intelligence?
Résumé: We present the largest and most comprehensive empirical study of pre-trained visual representations (PVRs) or visual 'foundation models' for Embodied AI. First, we curate CortexBench, consisting of 17 different tasks spanning locomotion, navigation, dexterous, and mobile manipulation. Next, we systematically evaluate existing PVRs and find that none are universally dominant. To study the effect of pre-training data size and diversity, we combine over 4,000 hours of egocentric videos from 7 different sources (over 4.3M images) and ImageNet to train different-sized vision transformers using Masked Auto-Encoding (MAE) on slices of this data. Contrary to inferences from prior work, we find that scaling dataset size and diversity does not improve performance universally (but does so on average). Our largest model, named VC-1, outperforms all prior PVRs on average but does not universally dominate either. Next, we show that task- or domain-specific adaptation of VC-1 leads to substantial gains, with VC-1 (adapted) achieving competitive or superior performance than the best known results on all of the benchmarks in CortexBench. Finally, we present real-world hardware experiments, in which VC-1 and VC-1 (adapted) outperform the strongest pre-existing PVR. Overall, this paper presents no new techniques but a rigorous systematic evaluation, a broad set of findings about PVRs (that in some cases, refute those made in narrow domains in prior work), and open-sourced code and models (that required over 10,000 GPU-hours to train) for the benefit of the research community.
Auteurs: Arjun Majumdar, Karmesh Yadav, Sergio Arnaud, Yecheng Jason Ma, Claire Chen, Sneha Silwal, Aryan Jain, Vincent-Pierre Berges, Pieter Abbeel, Jitendra Malik, Dhruv Batra, Yixin Lin, Oleksandr Maksymets, Aravind Rajeswaran, Franziska Meier
Dernière mise à jour: 2024-02-01 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2303.18240
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.18240
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
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