Visual language reasoning requires a system to extract text or numbers from information-dense images like charts or plots and perform logical or arithmetic reasoning to arrive at an answer. To tackle this task, existing work relies on either (1) an end-to-end vision-language model trained on a large amount of data, or (2) a two-stage pipeline where a captioning model converts the image into text that is further read by another large language model to deduce the answer. However, the former approach forces the model to answer a complex question with one single step, and the latter approach is prone to inaccurate or distracting information in the converted text that can confuse the language model. In this work, we propose a dual-system for multi-step multimodal reasoning, which consists of a "System-1" step for visual information extraction and a "System-2" step for deliberate reasoning. Given an input, System-2 breaks down the question into atomic sub-steps, each guiding System-1 to extract the information required for reasoning from the image. Experiments on chart and plot datasets show that our method with a pre-trained System-2 module performs competitively compared to prior work on in- and out-of-distribution data. By fine-tuning the System-2 module (LLaMA-2 70B) on only a small amount of data on multi-step reasoning, the accuracy of our method is further improved and surpasses the best fully-supervised end-to-end approach by 5.7% and a pipeline approach with FlanPaLM (540B) by 7.5% on a challenging dataset with human-authored questions.


翻译:视觉语言推理要求系统从图表等高密度图像中提取文本或数值,并通过逻辑或算术推理得出答案。现有工作采用两种方法:(1) 基于大规模数据训练的端到端视觉语言模型,(2) 两阶段流水线:先由描述模型将图像转化为文本,再由大语言模型基于该文本推导答案。然而,前一种方法强制模型通过单一步骤回答复杂问题,后一种方法则易因转换文本中的不准确或干扰信息误导语言模型。本文提出一种面向多步多模态推理的双系统框架,包含用于视觉信息提取的"系统-1"步骤和用于审慎推理的"系统-2"步骤。给定输入后,系统-2将问题分解为原子子步骤,每个步骤引导系统-1从图像中提取推理所需信息。在图表数据集上的实验表明,采用预训练系统-2模块的方法在分布内与分布外数据上均取得与现有工作竞争的性能。仅需少量多步推理数据微调系统-2模块(LLaMA-2 70B),该方法准确率进一步提升,在含人工标注问题的挑战性数据集上,超越最佳全监督端到端方法5.7%,并超越基于FlanPaLM(540B)的流水线方法7.5%。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
1+阅读 · 今天11:43
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
6+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
9+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
9+阅读 · 6月24日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员