Modern vision-language models (VLMs) excel at many multimodal tasks, yet their grasp of temporal information in video remains weak and, crucially, under-evaluated. We probe this gap with a deceptively simple but revealing challenge: judging the arrow of time (AoT)-whether a short clip is played forward or backward. We introduce AoT-PsyPhyBENCH, a psychophysically validated benchmark that tests whether VLMs can infer temporal direction in natural videos using the same stimuli and behavioral baselines established for humans. Our comprehensive evaluation of open-weight and proprietary, reasoning and non-reasoning VLMs reveals that most models perform near chance, and even the best lag far behind human accuracy on physically irreversible processes (e.g., free fall, diffusion/explosion) and causal manual actions (division/addition) that humans recognize almost instantly. These results highlight a fundamental gap in current multimodal systems: while they capture rich visual-semantic correlations, they lack the inductive biases required for temporal continuity and causal understanding. We release the code and data for AoT-PsyPhyBENCH to encourage further progress in the physical and temporal reasoning capabilities of VLMs.


翻译:现代视觉语言模型(VLMs)在多模态任务中表现出色,但其对视频中时序信息的理解仍显薄弱,且关键问题在于缺乏系统评估。我们通过一个看似简单但极具揭示性的挑战来探究这一缺陷:判断时间箭头(AoT)——即判断短视频片段是正向播放还是反向播放。我们提出了AoT-PsyPhyBENCH,这是一个经过心理物理学验证的基准测试,旨在检验VLMs能否使用与人类实验相同的刺激材料和行为基线,对自然视频中的时序方向进行推断。我们对开源与专有、推理型与非推理型VLMs进行了全面评估,结果表明:大多数模型的性能接近随机猜测,即使在物理不可逆过程(如自由落体、扩散/爆炸)和人类几乎能瞬时识别的因果性手动操作(分割/叠加)等任务上,表现最佳的模型也远落后于人类准确率。这些结果凸显了当前多模态系统的一个根本性缺陷:尽管它们能够捕捉丰富的视觉-语义关联,但缺乏理解时序连续性与因果关系的归纳偏置。我们公开了AoT-PsyPhyBENCH的代码与数据,以促进VLMs在物理与时序推理能力方面的进一步研究。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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