The advanced language processing abilities of large language models (LLMs) have stimulated debate over their capacity to replicate human-like cognitive processes. One differentiating factor between language processing in LLMs and humans is that language input is often grounded in several perceptual modalities, whereas most LLMs process solely text-based information. Multimodal grounding allows humans to integrate - e.g. visual context with linguistic information and thereby place constraints on the space of upcoming words, reducing cognitive load and improving comprehension. Recent multimodal LLMs (mLLMs) combine a visual-linguistic embedding space with a transformer type attention mechanism for next-word prediction. Here we ask whether predictive language processing based on multimodal input in mLLMs aligns with humans. Two-hundred participants watched short audio-visual clips and estimated predictability of an upcoming verb or noun. The same clips were processed by the mLLM CLIP, with predictability scores based on comparing image and text feature vectors. Eye-tracking was used to estimate what visual features participants attended to, and CLIP's visual attention weights were recorded. We find that alignment of predictability scores was driven by multimodality of CLIP (no alignment for a unimodal state-of-the-art LLM) and by the attention mechanism (no alignment when attention weights were perturbated or when the same input was fed to a multimodal model without attention). We further find a significant spatial overlap between CLIP's visual attention weights and human eye-tracking data. Results suggest that comparable processes of integrating multimodal information, guided by attention to relevant visual features, supports predictive language processing in mLLMs and humans.


翻译:大语言模型(LLM)先进的语言处理能力引发了关于其能否复现类人认知过程的讨论。LLM与人类语言处理的关键差异在于:人类语言输入往往植根于多种感知模态,而多数LLM仅处理纯文本信息。多模态基础使人类能够整合(例如)视觉语境与语言信息,从而限制后续词汇的可能范围,降低认知负荷并提升理解能力。近年出现的多模态LLM(mLLM)通过结合视觉-语言嵌入空间与Transformer型注意力机制实现下一个词预测。本研究探究基于多模态输入的mLLM预测性语言处理是否与人类表现一致。200名参与者观看短时视听片段后,评估即将出现的动词或名词的可预测性。使用相同片段处理mLLM CLIP模型,通过比较图像与文本特征向量计算可预测性得分。同时采用眼动追踪技术估算参与者关注的视觉特征,并记录CLIP的视觉注意力权重。研究发现:可预测性得分的一致性源于CLIP的多模态特性(单一模态先进LLM无此一致性)及其注意力机制(扰动注意力权重或向无注意力机制的多模态模型输入相同数据时一致性消失)。进一步发现CLIP视觉注意力权重与人类眼动数据存在显著空间重叠。结果表明,mLLM与人类均依赖对相关视觉特征的注意力引导,通过类似的多模态信息整合过程支持预测性语言处理。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
8+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员