Compositional visual question answering requires Vision-Language Models (VLMs) to execute multiple reasoning operations like object selection, spatial relation resolution, and attribute verification. Despite strong aggregate performance, the mechanistic basis of VLM failures on this task remains underexplored. To address this gap, we analyze vision-operation misalignment in VLMs by examining how failures relate to specific reasoning operations and the internal computational pathways through which they arise and propagate. We introduce an Operation-centric mechanistic framework that decomposes VLM failures by both the reasoning operation where they originate and the internal computational pathway through which they propagate. Our analysis reveals four dominant failure modes: grounding failure, reasoning failure, attribute extraction failure, and language-prior dominance, each characterized by a distinct relationship between visual grounding strength and answer correctness. Through three complementary causal interventions applied across all transformer layers, we find that object-selection failures are associated primarily with feedforward computation, multi-step relational failures with late-layer direct attention, and attribute-extraction failures with answer-position feedforward computation. Validation on VSR further shows that single-step spatial failures are concentrated at object-position encoding, distinguishing them from multi-step relational composition. These findings reveal distinct computational bottlenecks across operation types and provide a principled basis for targeted diagnosis of VLM failures in multimedia reasoning.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

EMNLP 2025 | RTQA:递归思想求解复杂的时间知识图谱问答
专知会员服务
12+阅读 · 2025年11月7日
高效视觉语言模型研究综述
专知会员服务
14+阅读 · 2025年4月18日
EMNLP2024|从知识图谱中习得大语言模型的规划能力
专知会员服务
31+阅读 · 2024年11月27日
【2022新书】视觉问答 (VQA):从理论到应用
专知会员服务
63+阅读 · 2022年5月24日
论文小综 | Using External Knowledge on VQA
开放知识图谱
10+阅读 · 2020年10月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2018年6月30日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
VIP会员
最新内容
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
6+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
12+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
11+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
相关资讯
论文小综 | Using External Knowledge on VQA
开放知识图谱
10+阅读 · 2020年10月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2018年6月30日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
19+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员