Compositional Concept Generalization (CoCoGen), the ability to systematically recombine learned primitives in novel contexts, is a key challenge for multimodal learning. In this work, we provide a solution using a compositional model of meaning that separates nouns from relations and uses tensors and variational quantum circuits to train them on data. This model enables us to employ a multi stage training paradigm, one that first learns object representations from single-object image-caption pairs, then subsequently transfers these to the relational stage where object parameters are frozen and optimisation is only applied to relational components. This design explicitly enforces compositional factorisation at the circuit, ensuring that relations are learned as transformations over stable primitives. The training paradigm is tested on the CLEVR dataset developed specificially for CoCoGen. For text, we work with vector representations of nouns and higher order tensor representations of relations using a set of different ansatz. For images, we work with quantum encodings of image embeddings dervied from Open AI's Vision Language tool CLIP and contrast amplitude encoding, which preserves the original embedding geometry, with angle encoding, which introduces nonlinear feature transformations. Our results show that multi-staged training combined with structured encodings significantly improves out of distribution relational generalisation, while using orders of magnitude fewer trainable parameters than classical baselines. We find that performance gains arise from the interaction between representation and encoding, with nonlinear quantum encodings enhancing the separability of compositional structure. These findings demonstrate that structured quantum representations and staged learning provide an effective framework for compositional generalisation in multimodal quantum machine learning.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACL 2025 | 大模型结构化知识提示的泛化能力研究
专知会员服务
29+阅读 · 2025年8月10日
不可错过!厦大《模式识别》课程,附Slides
专知会员服务
57+阅读 · 2023年6月30日
多模态认知计算
专知会员服务
182+阅读 · 2022年9月16日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
多模态视觉语言表征学习研究综述
专知
27+阅读 · 2020年12月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
Attention模型方法综述 | 多篇经典论文解读
PaperWeekly
107+阅读 · 2018年6月11日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
6+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
0+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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
Arxiv
0+阅读 · 6月30日
VIP会员
相关主题
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+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
10+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
相关基金
国家自然科学基金
6+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
0+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
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员