Integrazione del disegno visivo nei modelli linguistici
Un nuovo framework migliora il ragionamento nei modelli linguistici tramite schizzi visivi.
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Indice
Nel mondo della risoluzione dei problemi, i disegni svolgono un ruolo fondamentale. Aiutano le persone a ragionare su sfide in vari campi, come matematica, ingegneria e anche Compiti quotidiani. Eppure, i modelli linguistici multimodali attuali non utilizzano disegni visivi nei loro processi di Ragionamento. Questo articolo esplora un nuovo framework che consente a questi modelli di creare schizzi visivi per aiutare nel ragionamento, proprio come fanno gli esseri umani.
Il Ruolo del Disegno
Disegnare è un'attività innata degli umani che migliora la comunicazione e la formazione delle idee. Quando ci si trova di fronte a problemi complessi, le persone spesso disegnano diagrammi o prendono appunti per chiarire i propri pensieri. Ad esempio, le persone tracciano linee e forme per risolvere problemi di geometria o abbozzano layout quando pianificano un progetto. Nonostante la sua importanza, i modelli linguistici esistenti si basano solo sul testo per il ragionamento, perdendo i vantaggi degli aiuti visivi.
Introduzione del Framework
Il framework proposto offre ai modelli linguistici un blocco da disegno Visivo dove possono disegnare e interagire con vari elementi visivi. Questa configurazione consente al modello di pianificare e ragionare basandosi sugli schizzi che crea, migliorando notevolmente la sua capacità di risolvere compiti. Permettendo ai modelli di creare disegni simili a schizzi umani, il framework si adatta meglio alla risoluzione dei problemi.
Come Funziona il Disegno
Il framework consente ai modelli di schizzare generando codice che utilizza diversi strumenti visivi. Può produrre illustrazioni, come linee, scatole o addirittura diagrammi più complessi, eseguendo codice Python. Il modello utilizza vari modelli di visione specialistici per aiutare nel disegno, come quelli che possono rilevare oggetti o segmentare immagini.
Esempi di Utilizzo
Problemi di Geometria: Quando viene chiesto di dimostrare una proprietà matematica, come gli angoli di un triangolo, il modello può disegnare linee ausiliarie per aiutare nella visualizzazione e nel ragionamento. Migliorando il diagramma geometrico con nuove linee e angoli, il modello trova la soluzione più rapidamente.
Funzioni Matematiche: Invece di fare affidamento solo sul testo, il modello può rappresentare graficamente le funzioni per analizzarne le proprietà visivamente. Questo approccio consente di classificare le funzioni come pari o dispari osservando i loro grafici.
Algoritmi sui Grafi: Visualizzando grafi usando librerie Python, il modello può determinare se esiste un percorso tra punti o valutare il flusso massimo in una rete.
Strategie di Gioco: In giochi come gli scacchi, il modello può disegnare la scacchiera per analizzare mosse e strategie in base alle posizioni attuali.
Miglioramenti delle Prestazioni
Quando testato su una gamma di compiti di ragionamento matematico e visivo, il framework ha dimostrato notevoli miglioramenti nelle prestazioni. Nei compiti di matematica, i modelli che usavano il framework di disegno hanno superato quelli che non lo facevano, con guadagni medi del 12,7%. Nei compiti visivi, l'aumento di accuratezza è stato altrettanto significativo.
Conclusione
Questo framework per integrare il disegno visivo nei modelli linguistici multimodali rappresenta una promettente opportunità per migliorare le loro capacità di ragionamento. Permettendo ai modelli di creare e utilizzare schizzi, ci avviciniamo a simulare processi di ragionamento simili a quelli umani. Le future iterazioni di questo framework potrebbero espandere le sue capacità, portando potenzialmente a una risoluzione migliore dei problemi in vari campi.
Direzioni Future
Lo sviluppo di questo framework apre a molteplici possibilità. Lavori futuri possono esplorare le sue applicazioni nella robotica, permettendo alle macchine di utilizzare aiuti visivi per la navigazione o il riconoscimento degli oggetti. Con il progresso della tecnologia, il framework potrebbe evolversi per integrare forme di ragionamento e visualizzazione ancora più sofisticate.
Combinando i punti di forza del linguaggio e della visione, facciamo un passo significativo verso la creazione di sistemi di intelligenza multimodale più capaci e interpretabili.
Titolo: Visual Sketchpad: Sketching as a Visual Chain of Thought for Multimodal Language Models
Estratto: 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/.
Autori: Yushi Hu, Weijia Shi, Xingyu Fu, Dan Roth, Mari Ostendorf, Luke Zettlemoyer, Noah A Smith, Ranjay Krishna
Ultimo aggiornamento: 2024-11-10 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2406.09403
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2406.09403
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.
Link di riferimento
- https://nips.cc/public/guides/CodeSubmissionPolicy
- https://neurips.cc/public/EthicsGuidelines
- https://www.neurips.cc/
- https://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/natbib/natnotes.pdf
- https://www.ctan.org/pkg/booktabs
- https://tex.stackexchange.com/questions/503/why-is-preferable-to
- https://tex.stackexchange.com/questions/40492/what-are-the-differences-between-align-equation-and-displaymath
- https://mirrors.ctan.org/macros/latex/required/graphics/grfguide.pdf
- https://neurips.cc/Conferences/2024/PaperInformation/FundingDisclosure
- https://visualsketchpad.github.io/