Modern neural language models (LMs) are powerful tools for modeling human sentence production and comprehension, and their internal representations are remarkably well-aligned with representations of language in the human brain. But to achieve these results, LMs must be trained in distinctly un-human-like ways -- requiring orders of magnitude more language data than children receive during development, and without any of the accompanying grounding in perception, action, or social behavior. Do models trained more naturalistically -- with grounded supervision -- exhibit more human-like language learning? We investigate this question in the context of word learning, a key sub-task in language acquisition. We train a diverse set of LM architectures, with and without auxiliary supervision from image captioning tasks, on datasets of varying scales. We then evaluate these models on a broad set of benchmarks characterizing models' learning of syntactic categories, lexical relations, semantic features, semantic similarity, and alignment with human neural representations. We find that visual supervision can indeed improve the efficiency of word learning. However, these improvements are limited: they are present almost exclusively in the low-data regime, and sometimes canceled out by the inclusion of rich distributional signals from text. The information conveyed by text and images is not redundant -- we find that models mainly driven by visual information yield qualitatively different from those mainly driven by word co-occurrences. However, our results suggest that current multi-modal modeling approaches fail to effectively leverage visual information to build more human-like word representations from human-sized datasets.


翻译:现代神经语言模型(LMs)是模拟人类句子生成与理解的有力工具,其内部表征与人脑语言表征高度吻合。然而,为取得这些成果,语言模型必须采用明显非人类的方式进行训练——其所需语言数据量远超儿童发育过程中接收的量级,且缺乏感知、行为或社会互动等伴随性语境支撑。采用更符合自然规律的训练方式(即包含具象监督的模型)能否展现更接近人类语言学习的能力?本文在词汇学习(语言习得的关键子任务)语境中探究此问题。我们训练了多种架构的语言模型,并设置是否附加图像描述任务的辅助监督变量,在不同规模的数据集上进行实验。随后通过涵盖句法类别、词汇关系、语义特征、语义相似度及与人脑神经表征对齐度等维度的综合基准测试评估模型表现。研究发现:视觉监督确实能提升词汇学习效率。但这种提升存在局限——几乎仅出现在低数据条件下,且有时会被文本中丰富的分布信号所抵消。文本与图像传递的信息并非冗余:以视觉信息主导的模型与以词汇共现信息主导的模型呈现出本质差异。然而,本研究表明,当前多模态建模方法尚未能有效利用视觉信息,在人类规模的数据集上构建更接近人类的词汇表征。

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
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
2+阅读 · 2017年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月7日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:21
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
2+阅读 · 2017年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
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