Despite the success of large vision and language models (VLMs) in many downstream applications, it is unclear how well they encode compositional information. Here, we create the Attribution, Relation, and Order (ARO) benchmark to systematically evaluate the ability of VLMs to understand different types of relationships, attributes, and order. ARO consists of Visual Genome Attribution, to test the understanding of objects' properties; Visual Genome Relation, to test for relational understanding; and COCO & Flickr30k-Order, to test for order sensitivity. ARO is orders of magnitude larger than previous benchmarks of compositionality, with more than 50,000 test cases. We show where state-of-the-art VLMs have poor relational understanding, can blunder when linking objects to their attributes, and demonstrate a severe lack of order sensitivity. VLMs are predominantly trained and evaluated on large datasets with rich compositional structure in the images and captions. Yet, training on these datasets has not been enough to address the lack of compositional understanding, and evaluating on these datasets has failed to surface this deficiency. To understand why these limitations emerge and are not represented in the standard tests, we zoom into the evaluation and training procedures. We demonstrate that it is possible to perform well on retrieval over existing datasets without using the composition and order information. Given that contrastive pretraining optimizes for retrieval on datasets with similar shortcuts, we hypothesize that this can explain why the models do not need to learn to represent compositional information. This finding suggests a natural solution: composition-aware hard negative mining. We show that a simple-to-implement modification of contrastive learning significantly improves the performance on tasks requiring understanding of order and compositionality.


翻译:尽管大型视觉语言模型(VLMs)在许多下游应用中取得了成功,但它们编码组合信息的能力尚不明确。为此,我们构建了归因、关系与顺序(ARO)基准测试,系统评估VLMs理解不同类型关系、属性和顺序的能力。ARO包含Visual Genome归因测试(检验对物体属性的理解)、Visual Genome关系测试(检验关系理解能力)以及COCO与Flickr30k-顺序测试(检验顺序敏感性)。该基准测试的规模比以往的组合性基准测试大数个数量级,包含超过50,000个测试案例。我们发现,最先进的VLMs在关系理解方面表现不佳,在将物体与其属性关联时可能犯严重错误,并且严重缺乏顺序敏感性。尽管VLMs主要在富含图像与标题中组合结构的大型数据集上训练和评估,但仅在这些数据集上训练并不足以弥补组合理解的不足,且基于这些数据集的评估亦未能揭示这一缺陷。为探明这些局限为何出现且未在标准测试中显现,我们深入分析了评估与训练流程。结果表明,在不使用组合与顺序信息的情况下,模型仍能在现有数据集上的检索任务中表现优异。鉴于对比预训练优化的是在存在类似捷径的数据集上的检索性能,我们推测这解释了模型为何无需学习表征组合信息。这一发现提出了一种自然解决方案:组合感知难负样本挖掘。我们证明,对对比学习进行简单易行的修改,便能显著提升模型在需要理解顺序与组合性的任务上的表现。

0
下载
关闭预览

相关内容

【Contextual Embedding】什么时候上下文嵌入值得使用?
专知会员服务
16+阅读 · 2020年8月2日
【知识图谱@ACL2020】Knowledge Graphs in Natural Language Processing
专知会员服务
66+阅读 · 2020年7月12日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
RoBERTa中文预训练模型:RoBERTa for Chinese
PaperWeekly
57+阅读 · 2019年9月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
中文版-BERT-预训练的深度双向Transformer语言模型-详细介绍
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月16日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
501+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
34+阅读 · 2022年12月20日
Arxiv
16+阅读 · 2021年11月27日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
5+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
9+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
13+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
《美陆军野战手册(2026年):特种部队》
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
相关VIP内容
【Contextual Embedding】什么时候上下文嵌入值得使用?
专知会员服务
16+阅读 · 2020年8月2日
【知识图谱@ACL2020】Knowledge Graphs in Natural Language Processing
专知会员服务
66+阅读 · 2020年7月12日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
RoBERTa中文预训练模型:RoBERTa for Chinese
PaperWeekly
57+阅读 · 2019年9月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
中文版-BERT-预训练的深度双向Transformer语言模型-详细介绍
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员