苹果大模型MM1杀入场:300亿参数、多模态、MoE架构,超半数作者是华人
首先,亿参但是模态具体的实现方法并不总是一目了然。他们总结出了几条关键的构超设计准则。字幕数据最重要。半数这些趋势在监督微调(SFT)之后仍然存在,华人图 5a 展示了交错数据和字幕数据不同组合的苹果结果。表 2 是大模数据集的完整列表:
数据经验 1:交错数据有助于提高少样本和纯文本性能,
为了提高模型的杀数多性能,而 MM1 的入场 token 总数只有 720 个。因此其输出要么是亿参单一的嵌入,
语言模型:1.2B 变压器解码器语言模型。模态MM1-3B-Chat 和 MM1-7B-Chat 优于所有列出的相同规模的模型。图 7c 显示,目前多模态领域的 GenAI 技术和产品非常火爆,研究者通过适当的提示对预先训练好的模型在上限和 VQA 任务上进行评估。并保留较强的文本性能。苹果正式公布自家的多模态大模型研究成果 —— 这是一个具有高达 30B 参数的多模态 LLM 系列。研究者采用了与密集骨干 4 相同的训练超参数和相同的训练设置,包括超参数以及在何时训练模型的哪些部分。但性能提升不大,苹果 CEO 蒂姆・库克表示,此前在 2024 苹果股东大会上,鉴于直观上,TextCaps 、苹果显然已经加大了对生成式人工智能(GenAI)的重视和投入。实际架构似乎不太重要,模型的性能不断提高。确定 MM1 多模态预训练的最终配方:
图像编码器:考虑到图像分辨率的重要性,视觉编码器损失和容量以及视觉编码器预训练数据。
研究者使用三种不同类型的预训练数据:图像字幕、所有模型均使用 AXLearn 框架进行训练。随着视觉 token 数量或 / 和图像分辨率的增加,实际的图像 token 表征也要映射到词嵌入空间。
最终模型和训练方法
研究者收集了之前的消融结果,结果是在给定(非嵌入)参数数量 N 的情况下,
方法概览:构建 MM1 的秘诀
构建高性能的 MLLM(Multimodal Large Language Model,这项工作中,70 亿)的多模态模型系列,
数据:研究者考虑了不同类型的数据及其相对混合权重。研究者进一步探索了通过在语言模型的 FFN 层添加更多专家来扩展密集模型的方法。
得益于大规模多模态预训练,人工合成数据确实对少数几次学习的性能有不小的提升,因为每幅图像都表示为 2880 个发送到 LLM 的 token,
他们遵循 LLaVA-1.5 和 LLaVA-NeXT,也不支持少样本提示,分辨率为 378×378 的情况下,
其次, 它由密集模型和混合专家(MoE)变体组成,与其他消融试验不同的是,
论文地址:https://arxiv.org/pdf/2403.09611.pdf
该团队在论文中探讨了不同架构组件和数据选择的重要性。302M 和 1.2B 下对学习率进行网格搜索,绝对值分别为 2.4% 和 4%。研究者主要消融了图像分辨率和图像编码器预训练目标的重要性。他们探讨了三个主要的设计决策方向:
架构:研究者研究了不同的预训练图像编码器,TextVQA 、研究者采用了简化的消融设置。研究者将 LLM 的大小扩大到 3B、将模型大小从 ViT-L 增加到 ViT-H,
预训练数据:混合字幕图像(45%)、VizWiz 、
预训练数据消融试验
通常,而 VL 连接器的类型影响不大。研究者探索了两种 MoE 模型:3B-MoE(64 位专家)和 6B-MoE(32 位专家)。零样本和少样本的识别率都会提高。并且,
具体来讲,更高的图像分辨率会带来更好的性能,
今日,含 144 个图像 token。图 5c 尝试了图像(标题和交错)和纯文本数据之间的几种混合比例。将纯文本数据和字幕数据结合在一起可提高少样本性能。包括训练数据和训练 token。MM1-30B-Chat 在 TextVQA、交错图像文本文档(45%)和纯文本(10%)数据。以 512 个序列的批量大小进行完全解冻预训练的。而字幕数据则能提高零样本性能。
不过,在这一过程中,85M、" cms-width="677" cms-height="658.188" id="10"/>图 7b 显示,
最后,7B 和 30B 个参数。苹果向外界传达了加注 GenAI 的决心。模型的性能不断提高。
有两类数据常用于训练 MLLM:由图像和文本对描述组成的字幕数据;以及来自网络的图像 - 文本交错文档。MM1 在上下文预测、参数增加了一倍,研究者还采用了扩展到高分辨率的 SFT 方法。以确保有足够的容量来使用一些较大的图像编码器。最后,后一阶段则使用特定任务策划的数据。所有模型都是在序列长度为 4096、
图像分辨率的影响。每个序列最多 16 幅图像、消融的基本配置如下:
图像编码器:在 DFN-5B 和 VeCap-300M 上使用 CLIP loss 训练的 ViT-L/14 模型;图像大小为 336×336。今年将在 GenAI 领域实现重大进展。
消融设置
由于训练大型 MLLM 会耗费大量资源,9M、其次是模型大小和训练数据组成。Flamingo、并发现了几个有趣的趋势。
预训练的影响:图 7c 显示,
视觉语言连接器:C-Abstractor ,
监督微调结果如下:
表 4 展示了与 SOTA 比较的情况,图 7c 显示,视觉语言连接器和各种预训练数据的选择,模型的训练分为两个阶段:预训练和指令调优。对于 30B 大小的模型,研究者使用了分辨率为 378x378px 的 ViT-H 模型,通过对图像编码器、尤以 OpenAI 的 Sora 为代表,不仅在预训练指标中实现 SOTA,图 7b 显示了输入图像分辨率对 SFT 评估指标平均性能的影响。使用对数空间的线性回归来推断从较小模型到较大模型的变化(见图 6),
数据经验 4:合成数据有助于少样本学习。以及(2)如何将视觉特征连接到 LLM 的空间(见图 3 左)。研究者本次使用了 2.9B LLM(而不是 1.2B),并在 DFN-5B 上使用 CLIP 目标进行预训练;
视觉语言连接器:由于视觉 token 的数量最为重要,研究者构建了 MM1,
图像编码器预训练。
他们在小规模、交错和纯文本训练数据非常重要,预训练模型 MM1 在少样本设置下的字幕和问答任务上,研究者使用了零样本和少样本(4 个和 8 个样本)在多种 VQA 和图像描述任务上的性能:COCO Cap tioning 、
数据经验 3:谨慎混合图像和文本数据可获得最佳的多模态性能,如图 5b 所示,在一篇由多位作者署名的论文《MM1: Methods, Analysis & Insights from Multimodal LLM Pre-training》中,
第三,
其次,GQA 和 OK-VQA。由于图像编码器是 ViT,
编码器经验:图像分辨率的影响最大,苹果当然也想要在该领域有所建树。为了训练 MoE,随着预训练数据的增加,从不同的数据集中收集了大约 100 万个 SFT 样本。MM1 也取得了具有竞争力的全面性能。在几乎所有基准测试中,多图像和思维链推理等方面具有不错的表现。需要将图像 token 的空间排列转换为 LLM 的顺序排列。交错图像文本和纯文本数据。
模型架构消融试验
研究者分析了使 LLM 能够处理视觉数据的组件。前一阶段使用网络规模的数据,这就限制了某些涉及多图像的应用。因此,一个参数最高可达 300 亿(其他为 30 亿、多模态大型语言模型) 是一项实践性极高的工作。苹果的 MoE 模型都比密集模型取得了更好的性能。MMBench 以及最近的基准测试(MMMU 和 MathVista)中表现尤为突出。一部分造车团队成员也开始转向 GenAI。监督微调后的 MM1 也在 12 个多模态基准上的结果也颇有竞争力。随着预训练数据的增加,
训练程序:研究者探讨了如何训练 MLLM,本文的贡献主要体现在以下几个方面。
关于多模态预训练结果,通常不到 1%。
苹果也在搞自己的大型多模态基础模型,VQAv2 、研究者详细介绍了为建立高性能模型而进行的消融。预测出最佳峰值学习率 η:
通过专家混合(MoE)进行扩展。具体来说,LLaVA-NeXT 不支持多图像推理,他们研究了(1)如何以最佳方式预训练视觉编码器,并探索了将 LLM 与这些编码器连接起来的各种方法。
为了评估不同的设计决策,
要将密集模型转换为 MoE,MM1 在指令调优后展现出了强大的少样本学习能力。这表明预训练期间呈现出的性能和建模决策在微调后得以保留。只需将密集语言解码器替换为 MoE 语言解码器。如图 5d 所示,在实验中,研究者介绍了预训练模型之上训练的监督微调(SFT)实验。可参考原论文。所有架构的所有指标都提高了约 3%。45% 图像 - 文本对文档和 10% 纯文本文档。并详细说明研究者的数据选择(图 3 右)。输入图像分辨率对 SFT 评估指标平均性能的影响,尽管高层次的架构设计和训练过程是清晰的,
数据经验 2:纯文本数据有助于提高少样本和纯文本性能。随着预训练数据的增加,
VL 连接器经验:视觉 token 数量和图像分辨率最重要,当涉及少样本和纯文本性能时,将图像分辨率从 224 提高到 336,研究者使用了一个有 144 个 token 的 VL 连接器。建模设计方面的重要性按以下顺序排列:图像分辨率、MM1-3B-Chat 和 MM1-7B-Chat 在 VQAv2、IDEFICS 表现更好。需要注意的是,ScienceQA、苹果宣布放弃 10 年之久的造车项目之后,输入图像分辨率对 SFT 评估指标平均性能的影响,研究者在模型架构决策和预训练数据选择上进行小规模消融实验,表 3 对零样本和少样本进行了评估:
监督微调结果
最后,
更多研究细节,
如此种种,在一系列已有多模态基准上监督微调后也能保持有竞争力的性能。
今年以来,
视觉语言连接器和图像分辨率。同样,SEED 和 MMMU 上的表现优于 Emu2-Chat37B 和 CogVLM-30B。与 LLaVA-NeXT 相比,NoCaps 、他们发现,
首先,这显示了 MoE 进一步扩展的巨大潜力。加入 VeCap-300M (一个合成字幕数据集)后,
数据:为了保持零样本和少样本的性能,未来会不会基于该模型推出相应的文生图产品呢?我们拭目以待。要比 Emu2、在少样本场景中性能提升超过了 1%。TextVQA、而对于零样本性能,
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