Multi-Interactive Memory Network for Aspect BasedMultimodal Sentiment Analysis(AAAI-2019)

本文探讨了多模态情感分析的新进展,提出一种多交互记忆网络,专门针对方面层面的情感理解,捕捉文本、图像数据的多重相关性,填补了现有研究的空白。

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        随着多模态用户生成内容(如文本和图像)在互联网上的流行,多模态情感分析近年来受到了越来越多的研究关注。在方面层面的情感分析中,多模态数据通常比纯文本数据更重要,并且具有各种相关性,包括该方面对文本和图像带来的影响,以及与文本和图像相关的交互作用。然而,到目前为止,在方面层面和多模态情感分析的交叉点上还没有进行任何相关的工作,因此本文提出了方面级情感分析任务。

本文贡献:

(1)填补了方面级情感分析和多模态情感分析之间的空白。

(2)提出了一种多交互记忆网络来捕获多模态数据中的多重相关性。

模型:

本文的整体流程图如下所示,值得注意的是模型共有3-hop,1-hop与2-hop和3-hop的输入不同。

最左边代表文本的embediing,中间为方面项embedding,右面为图像的embedding。

文本的embedding:

 方面项的embedding:

特别的是本文为了消除多词影响?直接用了所有方面项单词的平均值:

 

图像的embedding:

 

然后本文分别将方面项与文本和图像结合,我们仅给出与图像集合的公式,文本与其相似:

但本文的描述与模型图略有偏差,在第一层的没有GRU的计算,但在模型图中有,

然后是2-hop和3-hop的公式如下:

 文本与图像的embedding中都包含有方面项信息,然后图-图,图-文,文-文,文-图按这个顺序来结合隐藏状态,之后将他们通过GRU连接起来:

最后经过softmax来判断情感极性

 

 

 

 

 

 

<think>嗯,用户想了解多模态情感分析中的特定于模态的残差网络的研究和实现。首先,我需要确认什么是多模态情感分析。根据引用[1],它涉及处理来自不同模态(如文本、音频、视觉)的数据,用于分析情感,尤其是在模态缺失的情况下。然后,特定于模态的残差网络可能指的是针对每个模态设计的网络结构,可能结合残差连接来提升性能。 接下来,我需要回顾现有的研究。残差网络在计算机视觉中应用广泛,如ResNet和DenseNet(引用[2]),它们在处理深层网络时有效缓解梯度消失问题。多模态领域,可能需要将这种结构应用于不同模态的特征提取。例如,每个模态可能有独立的残差网络分支,再融合特征。 然后,用户提到的实现方面,可能需要参考具体的代码库。引用[1]中的EMMR项目可能包含相关实现,可以查看其GitHub代码。此外,引用[3]提到多模态预训练和跨模态检索,可能涉及模态特定网络的设计,比如如何处理不同模态的特征。 需要解决的问题包括:1)如何设计模态特定的残差网络结构;2)如何融合不同模态的特征;3)如何处理模态缺失或不确定性。例如,在EMMR中,可能使用特定模态的残差块来处理各自的数据,再通过某种机制(如注意力)进行融合,同时应对缺失模态的情况。 此外,用户可能需要了解现有的模型架构,比如是否每个模态都有独立的ResNet分支,以及如何在这些分支中加入残差连接。引用[2]提到的多尺度模型设计、FPN等可能对多模态特征融合有借鉴意义。比如,使用不同层级的特征进行融合,或者使用跨模态的注意力机制。 在实现上,可能需要使用深度学习框架如PyTorch或TensorFlow,构建多个残差网络分支,每个处理一个模态,然后将特征合并。同时,需要处理模态缺失的情况,比如通过零填充或生成替代特征,如引用[1]中的方法。 可能的相关问题包括优化方法、处理模态缺失的技术、如何评估模型性能等。需要确保回答结构清晰,步骤明确,并引用相关的文献和代码资源。</think>### 多模态情感分析中特定于模态的残差网络研究及实现 #### 1. 研究背景 多模态情感分析通过融合文本、语音、视觉等模态数据提升情感识别准确性[^1]。特定于模态的残差网络(Modality-Specific Residual Networks)通过以下方式优化模型性能: - **模态独立性**:为每个模态设计独立的残差分支,避免特征混淆。 - **梯度优化**:利用残差连接(如ResNet[^2])缓解梯度消失问题,增强深层网络训练稳定性。 - **动态特征融合**:在高层通过注意力机制或加权融合整合多模态特征[^3]。 #### 2. 核心实现方法 ##### 2.1 残差网络设计 - **单模态分支**:每个模态(如文本、音频、视觉)使用独立的残差块。例如: ```python class ModalityResNet(nn.Module): def __init__(self, input_dim): super().__init__() self.res_layer1 = nn.Sequential( nn.Linear(input_dim, 256), nn.ReLU(), nn.Linear(256, 256) # 残差跳跃连接 ) def forward(self, x): residual = x x = self.res_layer1(x) x += residual # 残差相加 return x ``` - **跨模态特征对齐**:通过对比学习或对抗训练(如DANN)对齐不同模态的特征分布。 ##### 2.2 多模态融合策略 - **加权融合**:为每个模态分配动态权重,例如基于注意力机制: $$ \alpha_i = \text{softmax}(W \cdot h_i + b) $$ 其中$h_i$为第$i$个模态的特征,$\alpha_i$为其权重。 - **层级融合**:在残差块的不同层级进行特征交互(参考FPN[^2]的多尺度设计)。 #### 3. 研究进展 - **EMMR框架**:提出模态不确定性的鲁棒性处理方法,通过残差网络补偿缺失模态的影响。 - **跨模态预训练**:结合BERT等模型,在残差结构中嵌入跨模态对齐模块(如CLIP风格对比学习)。 #### 4. 实现示例(基于PyTorch) ```python class MultimodalResNet(nn.Module): def __init__(self, text_dim, audio_dim, visual_dim): super().__init__() # 模态特定残差分支 self.text_net = ModalityResNet(text_dim) self.audio_net = ModalityResNet(audio_dim) self.visual_net = ModalityResNet(visual_dim) # 融合层 self.attention = nn.MultiheadAttention(embed_dim=256, num_heads=4) self.classifier = nn.Linear(256, 3) # 情感分类 def forward(self, text, audio, visual): text_feat = self.text_net(text) audio_feat = self.audio_net(audio) visual_feat = self.visual_net(visual) # 跨模态注意力融合 fused, _ = self.attention(text_feat, audio_feat, visual_feat) return self.classifier(fused) ``` #### 5. 关键挑战与优化 - **模态缺失处理**:在残差网络中引入零初始化掩码或生成式补全(如GAN)。 - **计算效率**:使用分组卷积或模型蒸馏降低多分支计算开销。
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