Benchmarking Long-Context Capability of Multimodal Large Language Models

本文是LLM系列文章,针对《Multimodal Needle in a Haystack: Benchmarking Long-Context Capability of Multimodal Large Language Models》的翻译。

Haystack中的多模态针:多模态大型语言模型的长上下文能力基准

摘要

多模态大型语言模型(MLLMs)在各种应用中显示出巨大的前景,引起了研究人员和从业者的广泛兴趣。然而,对其长期能力的全面评估仍然没有得到充分的探索。为了解决这些差距,我们引入了多模态大海捞针(MMNeedle)基准,专门用于评估MLLM的长上下文能力。除了多图像输入外,我们还使用图像拼接来进一步增加输入上下文长度,并开发了一个协议来自动生成标签,用于子图像级检索。从本质上讲,MMNeedle通过压力测试MLLMs在一组图像(Haystack)中定位目标子图像(针)的能力来评估MLLMs,该能力基于文本指令和图像内容的描述。这种设置需要对广泛的视觉上下文进行深入理解,并在长上下文图像输入中进行有效的信息检索。通过这个基准,我们评估了最先进的MLLMs,包括基于API和开源模型。研究结果表明,GPT-4o在长期场景中始终优于其他模型,但在阴性样本中,即当针头不在干草堆中时,会出现幻觉问题。我们对MLLMs的全面长期上下文评估也揭示了基于API的模型和开源模型之间的巨大性能差距。再现主要结果所需的所有代码、数据和说明在https://github.com/Wang-ML-Lab/multimodal-needle-in-a-haystack可用。

1 引言

2 相关工作

3 Haystack中的多模态针(MMNeedle)

REOBench 是一个专门设计用于评估地球观测(Earth Observation, EO)基础模型在面对各种扰动和不确定性时的稳健性(robustness)的基准测试框架。该框架的提出旨在解决当前地球观测模型在实际应用中可能面临的稳定性与可靠性问题,尤其是在多变的环境条件和数据质量波动的情况下。通过系统性地引入多种扰动类型和强度,REOBench 提供了一个标准化的评估平台,帮助研究人员和开发者更好地理解模型的行为边界及其潜在的脆弱点。 REOBench 的设计核心在于其扰动生成机制和评估指标。它通过在输入数据中引入不同类型的扰动(如噪声、模糊、遮挡、光照变化等)来模拟现实世界中的不确定性[^1]。这些扰动不仅覆盖了空间分辨率的变化,还包括时间分辨率的差异,从而更全面地测试模型在时空维度上的稳健性。此外,REOBench 还考虑了模型对极端天气条件、传感器误差以及其他非理想观测条件的适应能力。 在地球观测基础模型的稳健性评估中,REOBench 提供了一套多维度的性能指标,包括但不限于准确率、召回率、F1 分数以及模型在扰动下的性能退化曲线。这些指标帮助评估模型在面对扰动时的鲁棒性和泛化能力,同时也为模型改进提供了明确的方向。例如,通过分析模型在不同扰动下的表现,研究人员可以识别出模型在特定场景下的薄弱环节,并针对性地进行优化。 REOBench 的应用不仅限于模型的性能评估,它还可以作为模型训练和验证的辅助工具。通过在训练过程中引入 REOBench 中的扰动样本,模型可以学习到更具鲁棒性的特征表示,从而在实际应用中表现出更高的稳定性和可靠性。这种方法类似于对抗训练,但更注重于地球观测领域的特定扰动类型和实际应用场景。 以下是一个简单的扰动生成示例,用于模拟输入数据中的噪声扰动: ```python import numpy as np def add_gaussian_noise(data, mean=0, std=0.1): """ 在输入数据中添加高斯噪声以模拟扰动。 参数: data (np.array): 输入数据 mean (float): 噪声的均值 std (float): 噪声的标准差 返回: np.array: 添加噪声后的数据 """ noise = np.random.normal(mean, std, data.shape) return data + noise # 示例使用 input_data = np.random.rand(100, 100) # 模拟一个100x100的遥感图像数据 noisy_data = add_gaussian_noise(input_data) ```
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