新加坡國(guó)立大學(xué)NExT-GPT主要架構(gòu)內(nèi)容：

　　NExT-GPT是新加坡國(guó)立大學(xué)開(kāi)源的多模態(tài)語(yǔ)言模型，支持處理文本、圖像、視頻和音頻，為多媒體人工智能應(yīng)用提供強(qiáng)大支持。

　　采用三層架構(gòu)，包括線性投影、Vicuna、LLM核心和模態(tài)特定的轉(zhuǎn)換層，通過(guò)MosIT技術(shù)進(jìn)行中間層訓(xùn)練。

　　(1)多模編碼階段：利用已開(kāi)源的編碼器對(duì)各種輸入模態(tài)進(jìn)行編碼，然后通過(guò)一個(gè)投影層將這些特征投影為 LLM 所能夠理解的「類(lèi)似語(yǔ)言的」表征。作者采用了 MetaAI 的 ImageBind 統(tǒng)一多模態(tài)編碼器。

　　(2)推理中樞階段：利用開(kāi)源 LLM 作為核心大腦來(lái)處理輸入信息，進(jìn)行語(yǔ)義理解和推理。LLM 可以直接輸出文本，同時(shí)其還將輸出一種「模態(tài)信號(hào)」token，作為傳遞給后層解碼端的指令，通知他們是否輸出相應(yīng)的模態(tài)信息，以及輸出什么內(nèi)容。作者目前采用了 Vicuna 作為其 LLM。

　　(3)多模生成階段：利用各類(lèi)開(kāi)源的圖像擴(kuò)散模型、聲音擴(kuò)散模型以及視頻擴(kuò)散模型，接收來(lái)自 LLM 的特定指令信號(hào)，并輸出所對(duì)應(yīng)的模型內(nèi)容(如果需要生成的指令)。

　　據(jù)悉，模型在推理時(shí)，給定任意組合模態(tài)的用戶輸入，通過(guò)模態(tài)編碼器編碼后，投影器將其轉(zhuǎn)換為特征傳遞給 LLM(文本部分的輸入將會(huì)直接出入到 LLM)。然后 LLM 將決定所生成內(nèi)容，一方面直接輸出文本，另一方面輸出模態(tài)信號(hào) token。如果 LLM 確定要生成某種模態(tài)內(nèi)容(除語(yǔ)言外)，則會(huì)輸出對(duì)應(yīng)的模態(tài)信號(hào) token，表示該模態(tài)被激活。

　　此外，文中作者指出，NExT-GPT 可能并不是實(shí)現(xiàn)任意模態(tài)輸入到任意模態(tài)輸出功能的首個(gè)工作。目前有兩類(lèi)前驅(qū)工作：

　　一類(lèi)是不久前所發(fā)布的 CoDi 模型，其整合了各種模態(tài)的 diffusion 模型，可以同時(shí)處理和生成各種組合的模態(tài)內(nèi)容。然而作者指出，CoDi 由于缺乏 LLMs 作為其核心部件，其僅限于成對(duì)(Parallel)內(nèi)容的輸入和生成，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的內(nèi)容推理和決策，根據(jù)用戶輸入的指令靈活響應(yīng)。

　　另一類(lèi)工作則試圖將 LLMs 與現(xiàn)有的外部工具結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)近似的「任意多模態(tài)」理解和生成，代表性的系統(tǒng)如 Visual-ChatGPT 和 HuggingGPT。但作者指出，由于這類(lèi)系統(tǒng)在不同模塊之間的信息傳遞完全依賴于 LLM 所生成的文本，其割裂、級(jí)聯(lián)的架構(gòu)容易不可避免地引入了噪音，降低不同模塊之間的特征信息傳遞效用。并且其僅利用現(xiàn)有外部工作進(jìn)行預(yù)測(cè)，缺乏一種整體的端到端訓(xùn)練，這對(duì)于充分理解用戶的輸入內(nèi)容和指令是不利的。

　　新加坡國(guó)立大學(xué)NExT-GPT兩大亮點(diǎn)：

　　(1)低成本實(shí)現(xiàn)復(fù)雜推理 + 多模態(tài) in 和多模態(tài) out

　　NExT-GPT 完全基于現(xiàn)有開(kāi)源的高性能模塊(比如目前性能最強(qiáng)的擴(kuò)散模型)，充分站在巨人的肩膀上，以最低的成本實(shí)現(xiàn)大一統(tǒng)多模態(tài)大模型的構(gòu)建目標(biāo)(實(shí)驗(yàn)室可承擔(dān)級(jí)別的成本)。

　　(2)高效率端到端訓(xùn)練和模態(tài)對(duì)齊學(xué)習(xí)

　　妥當(dāng)?shù)摹⒍说蕉说南到y(tǒng)訓(xùn)練是 NExT-GPT 區(qū)別于現(xiàn)有其他組合型統(tǒng)一大模型系統(tǒng)最重要的一點(diǎn)，也是保證 NExT-GPT 具有優(yōu)秀性能的前提。另一方面，還需要充分對(duì)齊系統(tǒng)中的所有模態(tài)的特征表征。為了既保證具有較好的學(xué)習(xí)成效，又全面降低、控制學(xué)習(xí)成本，本工作包含了以下的亮點(diǎn)。

　　新加坡國(guó)立大學(xué)NExT-GPT未來(lái)進(jìn)展空間：

　　基于NExT-GPT，后續(xù)的研究工作可以考慮以下幾個(gè)方面：

　　1.模態(tài)與任務(wù)擴(kuò)展：受限于現(xiàn)有資源，目前作者所開(kāi)源的 NExT-GPT 系統(tǒng)僅支持四種模態(tài)：語(yǔ)言、圖像、視頻和音頻。作者表示，后續(xù)會(huì)逐步擴(kuò)展到更多的模態(tài)(例如，網(wǎng)頁(yè)、3D 視覺(jué)、熱圖、表格和圖表)和任務(wù)(例如，對(duì)象檢測(cè)、分割、定位和跟蹤)，以擴(kuò)大系統(tǒng)的普遍適用性。

　　2.考慮更多基座 LLM：目前作者實(shí)現(xiàn)了基于 7B 版本的 Vicuna LLM，其表示下一步將整合不同大小的 LLM，以及其他 LLM 類(lèi)型。

　　3.多模態(tài)生成策略：目前版本的 NExT-GPT 系統(tǒng)僅考慮了基于擴(kuò)散模型的純輸出方式的多模態(tài)輸出。然而生成模式容易輸出錯(cuò)誤幻想內(nèi)容(Hallucination)，并且輸出內(nèi)容的質(zhì)量往往容易受到擴(kuò)散模型能力的限制。因此，進(jìn)一步提升擴(kuò)散模型的性能很關(guān)鍵，這能直接幫助提高多模態(tài)內(nèi)容的輸出質(zhì)量。另外，實(shí)際上可以整合基于檢索的方法來(lái)補(bǔ)充基于生成的過(guò)程的弊端，從而提升整體系統(tǒng)的輸出可靠性。

　　4. 降低多模態(tài)支持成本：可以考慮進(jìn)一步降低對(duì)更多模態(tài)的支持的成本。NExT-GPT 考慮了 ImageBind 來(lái)統(tǒng)一多種模態(tài)的編碼，從而節(jié)省了在編碼端的代價(jià)。而對(duì)于多模態(tài)輸出端，作者簡(jiǎn)單地集成了多個(gè)不同模態(tài)的擴(kuò)散模型。如何防止隨著模態(tài)的增加而動(dòng)態(tài)增加解碼器是后續(xù)的重要研究方面。比如可以考慮將一些支持不同模態(tài)生成(但具有模態(tài)共性)的擴(kuò)散模型進(jìn)行復(fù)用。

　　5. MosIT 數(shù)據(jù)集擴(kuò)展：目前 NExT-GPT 所使用的 MosIT 數(shù)據(jù)集規(guī)模受限，這也會(huì)限制其與用戶的交互表現(xiàn)。后續(xù)研究可以進(jìn)一步提升模態(tài)切換指令微調(diào)學(xué)習(xí)策略以及數(shù)據(jù)集。

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