生成式檢索(GR)是一種新興的信息檢索范式,利用生成模型直接將查詢映射到相關的文檔標識符(DocIDs),無需傳統的查詢處理或文檔重排序。本綜述提供了對GR的全面概述,重點介紹了關鍵發展、索引和檢索策略以及面臨的挑戰。我們討論了各種文檔標識符策略,包括數字和基于字符串的標識符,并探索了不同的文檔表示方法。我們的主要貢獻在于概述未來可能對該領域產生深遠影響的研究方向:改進查詢生成的質量、探索可學習的文檔標識符、增強可擴展性以及將GR與多任務學習框架集成。通過研究最先進的GR技術及其應用,本綜述旨在提供對GR的基礎性理解,并激發在這種變革性信息檢索方法上的進一步創新。我們還將諸如論文集等補充材料公開。
信息檢索(IR)的歷史經歷了顯著的演變,從基于統計詞關系的初步方法發展到利用先進深度學習技術的復雜系統。這一進程主要圍繞兩個主要訓練目標,如圖1所示:
目標1:向量相似度
最初,IR系統依賴于稀疏檢索技術,通過諸如詞袋模型和向量空間模型(VSM)(Salton, 1983)等方法利用詞之間的統計關系。在這些模型中,文檔被表示為稀疏向量,每個維度指示詞的存在或頻率。二元獨立模型(BIM)(Robertson和Jones, 1976)的發展和詞頻-逆文檔頻率(TF-IDF)的實現是這種方法的典型代表,強調了詞出現的獨立性和頻率。
隨著技術進步,重點轉向了稠密檢索。在這一階段,詞嵌入將詞轉化為稠密向量表示,捕捉到比單純關鍵詞匹配更深層次的語義相似性和上下文關系。在這一領域的重要發展包括Word2Vec(Mikolov et al., 2013)、GloVe(Pennington et al., 2014)以及變壓器網絡的進步如BERT(Devlin et al., 2018)。這些創新最終催生了如DPR(Dense Passage Retrieval)(Karpukhin et al., 2020)等復雜模型,通過采用稠密向量嵌入來理解復雜的查詢和文檔,顯著提高了信息檢索的精度和有效性。在DPR的基礎上,REALM(Guu et al., 2020)和RAG(Lewis et al., 2020)等模型將檢索與語言模型集成,進一步優化了相關性。ColBERT-QA(Khattab et al., 2021)通過上下文化嵌入進行精確答案檢索,提升了問答能力。
目標2:直接文檔映射
隨著信息檢索從向量相似度方法轉變,它采用了生成式檢索,這是一種利用生成模型直接生成與用戶查詢相關的文本響應或文檔標識符的方法。這標志著從匹配預先存在的向量表示到動態生成直接滿足用戶需求的文本輸出的重大轉變。在預檢索階段,生成模型通過諸如Xiao等人(2022)所示的使用掩碼自編碼器(MAE)的檢索導向預訓練范式等創新方法來提高稠密檢索的效率。該模型訓練從嵌入和掩碼輸入中重建句子,在各種基準測試中表現優異。在檢索階段,Lewis等人(2020)的檢索增強生成模型通過稠密段落檢索器選擇文檔并為復雜的自然語言處理任務生成答案,取得了頂級性能。此外,Tay等人(2022)的可微搜索索引(DSI)通過將查詢直接映射到相關文檔,顯著超越了傳統方法,并在零樣本設置中表現出強大的泛化能力。在后檢索階段,深度學習技術被應用于重新排序檢索到的文檔,如Guo等人(2016)通過分析查詢和文檔之間的復雜匹配模式來優化文檔排名。類似地,Mitra等人(2017)通過融合局部和分布式文本表示,利用局部和全局上下文來提高搜索結果質量,增強了網頁搜索重排序。通過這些創新,包括雙塔模型架構和可微搜索索引(DSI)(Tay等人,2022),生成式檢索不僅有效地響應查詢,還能在語料庫中識別相關信息,利用端到端訓練架構整合深度學習過程來簡化檢索體驗。
## 2 生成式檢索簡介
### 2.1 生成式檢索的定義
前一節展示了在各種信息檢索階段應用生成模型以促進任務執行。在本綜述論文中,我們旨在定義“生成式檢索”(GR),其背景是在Tay等人(2022)的可微搜索索引架構中,其中查詢通過seq2seq模型直接映射到相關文檔,無需預檢索查詢處理或后檢索文檔重排序。本質上,端到端架構足以完成信息檢索任務。我們正式定義GR為一個系統,其中,給定用戶查詢q作為輸入,seq2seq學習模型直接輸出若干文檔標識符(docids)。每個標識符j對應于語料庫D中的特定文檔dj,表明該文檔與查詢q相關(見圖2)。要實現這一點,GR需要兩個關鍵組件:索引和檢索。
#### 2.1.1 索引
在GR索引策略中,關鍵考慮因素是索引方法和索引目標。索引方法研究的是將文檔內容與其唯一標識符建立聯系的技術,基本上掌握了將每個文檔的文本與一個獨特的docid相關聯的過程。相反,索引目標關注文檔表示策略。這涉及有關索引細節級別的決策、索引特定文檔部分的重要性、處理重復信息的方式,以及語義理解在描繪文檔內容本質中的重要性。 在GR的索引方法中,重點是簡化將文檔內容與其唯一標識符連接的過程。我們可以將索引方法的過程公式化為對兩種類型的示例進行訓練。第一個是(dj, j),其中dj ∈ D表示語料庫D中的第j個文檔,j表示對應的標識符。構建索引時,對文檔-docid配對進行訓練是至關重要的。這種配對過程是創建每個文檔內容與其在數據庫中的位置之間的可檢索鏈接的第一步,從而實現高效的存儲和檢索。 第二個訓練示例是(qi, j),在這里我們將查詢qi與其相關的docid j鏈接。通過將查詢與相關的docid配對,系統學習定義用戶搜索意圖(通過查詢表達)和文檔內容(通過docid表示)之間相關性的上下文細微差別。這種訓練有助于模型理解哪些文檔與給定查詢最相關,這種理解僅通過索引是無法實現的。這些方法包括序列到序列轉換和雙向訓練的創新方法,以及基于跨度的去噪高級技術。第二個訓練示例的詳細信息將在第3節中討論。 對于索引目標,重點轉向系統中文檔的表示方式。由于模型容量和計算資源的限制,生成式檢索模型通常不可能以整個文檔作為直接輸入進行訓練。因此,有必要考慮其他有效表示文檔的方法,包括:
#### 2.1.2 檢索
完成索引階段后,我們將注意力轉向檢索階段。經典的GR模型采用seq2seq方法自回歸地解碼候選docids,其中這些docids的表示選擇對檢索效率至關重要。 在生成式檢索的開創性工作中,Tay等人(2022)引入了非結構化原子標識符方法,為每個文檔分配唯一整數。這一基礎方法得到了結構化標識符方法的補充,包括簡單結構的字符串標識符和語義結構的標識符,為細致的文檔表示鋪平了道路。隨著該領域的發展,后續工作在標識符表示上進行了多樣化探索,探索了字符串子集、文章標題等替代方案。第3節將詳細探討和比較這些擴展及其系列中的更廣泛工作,突出它們在生成式檢索背景下的貢獻和創新。
本文對生成式檢索(GR)進行了全面的綜述和分析,探討了其發展歷史、關鍵技術、挑戰和未來方向。以下是對信息檢索領域的五項重要貢獻:
總之,這項研究提供了一個詳細的綜述,幫助讀者深入了解生成式檢索技術。它旨在激發該領域的進一步研究,并推動信息檢索技術的發展。
視覺與語言導航(VLN)近年來受到越來越多的關注,許多方法已經涌現出來以推動其發展。基礎模型的顯著成就已經塑造了VLN研究的挑戰和提出的方法。在本綜述中,我們提供了一種自上而下的審視方法,采用了一種原則性框架進行具身規劃和推理,并強調了利用基礎模型應對VLN挑戰的當前方法和未來機會。我們希望通過深入的討論提供有價值的資源和見解:一方面,用以標記進展里程碑,探索基礎模型在該領域的機會和潛在作用;另一方面,為基礎模型研究者整理VLN中的各種挑戰和解決方案。
開發能夠與人類及其周圍環境互動的具身代理是人工智能(AI)的長期目標之一(Nguyen et al., 2021; Duan et al., 2022)。這些AI系統在實際應用中具有巨大的潛力,可以作為多功能助手在日常生活中發揮作用,如家庭機器人(Szot et al., 2021)、自動駕駛汽車(Hu et al., 2023)和個人助理(Chu et al., 2023)。一個推進這一研究方向的正式問題設置是視覺與語言導航(VLN)(Anderson et al., 2018),這是一項多模態和協作任務,要求代理根據人類指令探索三維環境,并在各種模糊情況下進行在場通信。多年來,VLN在仿真環境(Chang et al., 2017; Savva et al., 2019; Xia et al., 2018)和實際環境(Mirowski et al., 2018; Banerjee et al., 2021)中都進行了探索,產生了許多基準測試(Anderson et al., 2018; Ku et al., 2020; Krantz et al., 2020),每個基準測試都提出了稍有不同的問題表述。
近年來,基礎模型(Bommasani et al., 2021)從早期的預訓練模型如BERT(Kenton and Toutanova, 2019)到當代的大型語言模型(LLMs)和視覺語言模型(VLMs)(Achiam et al., 2023; Radford et al., 2021)展現出了在多模態理解、推理和跨領域泛化方面的非凡能力。這些模型在海量數據上進行了預訓練,如文本、圖像、音頻和視頻,并可以進一步適應廣泛的具體應用,包括具身AI任務(Xu et al., 2024)。將這些基礎模型整合到VLN任務中標志著具身AI研究的一個關鍵進展,表現出顯著的性能提升(Chen et al., 2021b; Wang et al., 2023f; Zhou et al., 2024a)。基礎模型還為VLN領域帶來了新的機會,例如從多模態注意力學習和策略政策學習擴展到預訓練通用的視覺和語言表征,從而實現任務規劃、常識推理以及泛化到現實環境。
盡管基礎模型對VLN研究產生了最近的影響,以往關于VLN的綜述(Gu et al., 2022; Park and Kim, 2023; Wu et al., 2024)來自基礎模型時代之前,主要關注VLN基準測試和傳統方法,即缺少利用基礎模型解決VLN挑戰的現有方法和機會的全面概述。特別是隨著LLMs的出現,據我們所知,尚未有綜述討論它們在VLN任務中的應用。此外,與以前將VLN任務視為孤立的下游任務的努力不同,本綜述的目標有兩個:首先,標記進展里程碑,探索基礎模型在該領域的機會和潛在作用;其次,在系統框架內為基礎模型研究者組織VLN中的不同挑戰和解決方案。為建立這種聯系,我們采用LAW框架(Hu and Shu, 2023),其中基礎模型作為世界模型和代理模型的骨干。該框架提供了基礎模型中推理和規劃的一般景觀,并與VLN的核心挑戰緊密相關。
具體而言,在每一步導航中,AI代理感知視覺環境,接收來自人類的語言指令,并基于其對世界和人類的表征進行推理,以規劃行動并高效完成導航任務。如圖1所示,世界模型是代理理解周圍外部環境以及其行動如何改變世界狀態的抽象(Ha and Schmidhuber, 2018; Koh et al., 2021)。該模型是一個更廣泛的代理模型的一部分,該代理模型還包含一個人類模型,該模型解釋其人類伙伴的指令,從而告知代理的目標(Andreas, 2022; Ma et al., 2023)。為了回顧VLN領域不斷增長的工作并理解所取得的里程碑,我們采用自上而下的方法進行綜述,重點關注從三個角度出發的基本挑戰:
我們在圖2中展示了一個分層和細粒度的分類法,基于基礎模型討論每個模型的挑戰、解決方案和未來方向。為了組織本綜述,我們首先簡要概述該領域的背景和相關研究工作以及可用的基準測試(第2節)。我們圍繞提出的方法如何解決上述三個關鍵挑戰進行結構化審查:世界模型(第3節)、人類模型(第4節)和VLN代理(第5節)。最后,我們討論了當前的挑戰和未來的研究機會,特別是在基礎模型興起的背景下(第6節)。
一個典型的視覺與語言導航(VLN)代理在指定位置接收來自人類指令者的(一系列)語言指令。代理使用以自我為中心的視覺視角在環境中導航。通過遵循指令,代理的任務是在一系列離散視圖或較低級別的動作和控制(例如,前進0.25米)上生成軌跡,以到達目的地。如果代理到達距離目的地指定距離(例如3米)以內的位置,則任務被認為成功。此外,代理可以在導航過程中與指令者交換信息,可以請求幫助或進行自由形式的語言交流。此外,人們對VLN代理集成額外任務(如操作任務(Shridhar et al., 2020)和物體檢測(Qi et al., 2020b))的期望也在不斷增加。
如表1所示,現有的VLN基準測試可以根據幾個關鍵方面進行分類:(1)導航發生的世界,包括領域(室內或室外)和環境的具體情況。(2)涉及的人機交互類型,包括交互回合(單次或多次)、通信格式(自由對話、限制對話或多重指令)和語言粒度(動作導向或目標導向)。(3)VLN代理,包括其類型(如家庭機器人、自動駕駛車輛或自主飛行器)、動作空間(基于圖形、離散或連續)和額外任務(操作和物體檢測)。(4)數據集的收集,包括文本收集方法(人類生成或模板化)和路徑演示(人類執行或規劃生成)。有代表性的是,Anderson等人(2018)基于Matterport3D模擬器(Chang et al., 2017)創建了Room-to-Room(R2R)數據集,代理需要遵循精細的導航指令到達目標。Room-across-Room(RxR)(Ku et al., 2020)是一個多語言版本,包括英語、印地語和泰盧固語指令。它提供了更大的樣本量,并為虛擬姿態提供了時間對齊的指令,豐富了任務的語言和空間信息。Matterport3D允許VLN代理在離散環境中操作,并依賴預定義的連接圖進行導航,代理通過在相鄰節點之間的傳送在圖上移動,被稱為VLN-DE。為了使簡化的設置更現實,Krantz等人(2020)、Li等人(2022c)、Irshad等人(2021)通過將離散的R2R路徑轉移到連續空間(Savva等人,2019)提出了連續環境中的VLN(VLN-CE)。Robo-VLN(Irshad等人,2021)通過引入在機器人環境中更現實的連續動作空間的VLN,進一步縮小了模擬到現實的差距。最近的VLN基準測試經歷了幾次設計變更和期望,我們在第6節中討論這些變更。
三種主要指標用于評估導航路徑規劃性能(Anderson等人,2018):(1)導航誤差(NE),代理最終位置與目標位置之間最短路徑距離的平均值;(2)成功率(SR),最終位置足夠接近目標位置的百分比;(3)成功率加權路徑長度(SPL),通過軌跡長度標準化成功率。一些其他指標用于衡量指令遵循的忠實度和預測軌跡與真實軌跡之間的一致性,例如:(4)按長度加權的覆蓋得分(CLS)(Jain等人,2019);(5)歸一化動態時間規整(nDTW)(Ilharco等人,2019),對偏離真實軌跡的情況進行懲罰;以及(6)按成功率加權的歸一化動態時間規整(sDTW)(Ilharco等人,2019),對偏離真實軌跡的情況進行懲罰,并考慮成功率。
視頻基礎模型(ViFMs)旨在為各種視頻理解任務學習通用表示。通過利用大規模數據集和強大的模型,ViFMs通過從視頻數據中提取穩健且通用的特征來實現這一目標。這篇綜述分析了超過200個視頻基礎模型,提供了針對14種不同視頻任務的基準和評估指標的全面概覽,并將其分為3個主要類別。此外,我們還對最常見的6種視頻任務的這些模型進行了深入的性能分析。我們將ViFMs分為三類:1)基于圖像的ViFMs,將現有的圖像模型應用于視頻任務;2)基于視頻的ViFMs,采用特定于視頻的編碼方法;3)通用基礎模型(UFMs),在單一框架內結合多種模態(圖像、視頻、音頻和文本等)。通過比較各種ViFMs在不同任務上的性能,這篇綜述提供了有關它們優缺點的寶貴見解,為視頻理解的未來進展提供指導。我們的分析結果令人驚訝地發現,基于圖像的基礎模型在大多數視頻理解任務上始終優于基于視頻的模型。此外,利用多模態的UFMs在視頻任務上表現出色。我們在以下地址分享了這項研究中所分析的ViFMs完整列表://github.com/NeeluMadan/ViFM_Survey.git
強大的計算資源的日益普及和不斷增長的數據集推動了基礎模型的發展[10, 24]。這些多功能的AI模型使用自監督學習或半監督學習在海量數據上進行訓練,可以通過微調用于各種下游任務。最初的成功集中在靜態圖像上[123, 238],例如CLIP[238]和SAM[139]等模型都取得了令人印象深刻的成果。最近的研究[322, 352]已將這一成果擴展到視頻領域,開發出了幾種針對視頻基礎模型(ViFMs)的預訓練策略。 盡管視頻分析和生成數十年來一直是計算機視覺社區關注的焦點[19, 30, 134, 142, 278, 281],但由于任務的復雜性、額外的時間維度以及數據量龐大,這一問題在很大程度上一直具有挑戰性。最初開發的方法主要基于使用標準圖像分析技術處理各個幀并在其上加入時間維度[30, 80]。或者,專為視頻設計的更高級技術也被開發出來,例如3D卷積[338]、循環網絡、光流的使用以及Transformers[7, 19],直接作用于視頻,從而提供更好的時間建模。此外,針對增強視頻理解的多模態角色的研究也有顯著發展[111, 245]。 我們在ViFMs的發展中也看到了類似的趨勢,延續了圖像(基于圖像的ViFMs)、獨立的視頻建模(基于視頻的ViFMs)以及結合額外模態(例如自動語音識別(ASR))(通用基礎模型,Universal FMs)的路徑。 動機和貢獻:視頻理解領域正在經歷顯著的進步,這可以從日益增長的專注于各類視頻理解任務的研究論文數量中看出(圖1)。這種增長與大規模預訓練技術的發展相吻合。這些技術在適應不同任務方面表現出非凡的能力,只需最少的額外訓練即可實現強大的泛化。因此,研究人員正在積極探索這些基礎模型在解決各種視頻理解挑戰中的作用。為了在這個快速發展的研究領域中導航(見圖2),對視頻理解模型進行系統的綜述是必要的。我們試圖通過對用于視頻理解任務的基礎模型進行全面分析來填補這一關鍵空白。我們希望這篇綜述能夠為視頻理解相關的未來研究方向提供路線圖。
我們綜述的主要貢獻: * 本文首次對部署于各種視頻理解任務的基礎模型(ViFMs)進行了全面的綜述。我們將ViFMs分為三類:1)基于圖像的ViFMs:僅在圖像數據上進行訓練。2)基于視頻的ViFMs:在訓練期間利用視頻數據。3)通用基礎模型(UFMs):在預訓練期間結合多種模態(圖像、視頻、音頻、文本)。 * 我們獨特地根據視頻理解任務中對時間維度的涉入程度對其進行了分類。此外,還提供了與每個分類任務相關的數據集和評估指標的詳細列表。 * 我們對每個類別的ViFMs進行了全面的比較,分析了各種研究成果。這一分析揭示了有關最有效的ViFMs在不同視頻理解任務中的寶貴見解。 * 本綜述進一步指出了ViFMs面臨的關鍵挑戰,強調了需要進一步研究關注的開放性問題。此外,我們討論了ViFM開發的有前景的未來方向,為視頻理解的進步鋪平道路。
相關綜述:盡管一些綜述深入探討了特定的視頻理解任務[353, 366]或圖像的基礎模型[10],如Shiappa等人[252]提供了關于自監督視頻理解方法的詳盡綜述,但近年來這一領域已經發生了顯著變化。隨著大規模基礎模型的興起,需要對這些模型在視頻理解背景下進行全面的綜述。據我們所知,我們的綜述是第一個提供用于視頻理解的基礎模型的全面概述。 論文組織結構:在論文的第一部分(第2節),我們涵蓋了從視頻分類到生成的各種視頻分析任務。我們討論了廣泛使用的架構和損失函數,以及與大規模預訓練相關的數據集。接下來,我們解釋了ViFMs的主要類別,即:基于圖像的ViFMs(第3節)、基于視頻的ViFMs(第4節)和通用基礎模型(UFMs)(第5節)(有關分類法請參見圖5)。最后(第6-7節),我們比較并討論了所介紹模型的性能,并展示了該領域的挑戰和未來方向。
多語言大型語言模型利用強大的大型語言模型處理和響應多種語言的查詢,這在多語言自然語言處理任務中取得了顯著的成功。盡管取得了這些突破,但在這一領域仍缺乏一個全面的綜述來總結現有方法和最近的發展。為此,在本文中,我們提出了一個徹底的審查,并提供了一個統一的視角來總結多語言大型語言模型(MLLMs)文獻中的最新進展和新興趨勢。本文的貢獻可以總結如下:(1)第一份綜述:據我們所知,我們采取了第一步,在多語言對齊的基礎上對MLLMs研究領域進行了徹底的審查;(2)新分類法:我們提出了一個新的統一視角來總結MLLMs的當前進展;(3)新前沿:我們突出了幾個新興的前沿并討論了相應的挑戰;(4)豐富資源:我們收集了大量的開源資源,包括相關論文、數據語料庫和排行榜。我們希望我們的工作能為社區提供快速訪問并推動MLLMs的突破性研究。
近年來,大型語言模型(LLMs)在各種自然語言處理任務上取得了優異的表現(Brown et al., 2020; Touvron et al., 2023a; Bang et al., 2023; Zhao et al., 2023b; Pan et al., 2023; Nguyen et al., 2023a; Trivedi et al., 2023),并展示出了令人驚訝的突發能力,包括上下文學習(Min et al., 2022; Dong et al., 2022)、思維鏈推理(Wei et al., 2022; Huang et al., 2023a; Qin et al., 2023a)以及規劃(Driess et al., 2023; Hu et al., 2023b)。然而,大多數LLMs主要關注英語任務(Held et al., 2023; Zhang et al., 2023i),使其在多語言環境,尤其是低資源環境下表現不足。
實際上,全球有超過7000種語言。隨著全球化的加速,大型語言模型的成功應考慮服務于不同國家和語言。為此,多語言大型語言模型(MLLMs)具有全面處理多種語言的優勢,越來越受到關注。具體來說,現有的MLLMs可以根據不同階段大致分為兩組。第一系列工作(Xue et al., 2020; Workshop et al., 2022; Zhang et al., 2023g; Muennighoff et al., 2022)利用多語言數據調整參數以提升整體多語言性能。第二系列工作(Shi et al., 2022a; Qin et al., 2023b; Huang et al., 2023a)還采用先進的提示策略,在參數凍結推理階段挖掘MLLMs的更深層次多語言潛力。
盡管在MLLMs上取得了顯著成功,但仍缺乏對最近努力的全面回顧和分析,這阻礙了MLLMs的發展。為了彌補這一差距,我們首次嘗試對MLLMs進行全面而詳盡的分析。具體來說,我們首先介紹廣泛使用的數據資源(§3)。此外,由于跨語言對齊的關鍵挑戰,我們根據對齊策略引入了新的分類法(§4),旨在提供文獻中的統一視角,包括參數調整對齊和參數凍結對齊(如圖1所示)。具體來說,參數調整對齊需要在預訓練、監督微調、人類反饋學習和下游微調過程中調整模型參數以增強英語和目標語言之間的對齊。參數凍結對齊指的是通過跨語言提示實現的對齊,無需調整參數。最后,我們指出了一些潛在的前沿領域以及MLLMs面臨的相應挑戰,希望激發后續研究(§5)。
本工作的貢獻可以總結如下:(1)首次綜述:據我們所知,我們是第一個根據多語言對齊在MLLMs文獻中提出全面綜述的;(2)新分類法:我們引入了將MLLMs分類為參數凍結和參數調整兩種對齊類型的新分類法,為理解MLLMs文獻提供了統一視角;(3)新前沿:我們討論了一些新興的前沿,并突出了它們的挑戰和機遇,希望為未來研究的發展鋪路;(4)詳盡資源:我們首次嘗試組織MLLMs資源,包括開源軟件、多樣的語料庫和相關出版物的精選列表,可在//multilingual-llm.net訪問。 我們希望這項工作能成為研究者的寶貴資源,并激發未來研究的更多突破。
如圖4所示,我們引入了一種新的分類法,包括參數調整對齊(§4.1)和參數凍結對齊(§4.2),旨在為研究人員提供一個統一的視角,以理解MLLMs文獻。具體來說,參數調整對齊(PTA)包括一系列逐步進階的訓練和對齊策略,包括預訓練對齊、監督微調(SFT)對齊、人類反饋學習(RLHF)對齊,以及最終的下游微調對齊。這些階段的共同目標是系統地優化模型參數,以對齊多語言性能。相反,參數凍結對齊(PFA)側重于基于PTA的四種提示策略:直接提示、代碼切換提示、翻譯對齊提示和檢索增強對齊。這種方法保持原始模型參數,以實現預期結果。
去噪擴散模型已經成為各種圖像生成和編輯任務的強大工具,促進了以無條件或輸入條件方式合成視覺內容。它們背后的核心思想是學習逆轉逐漸向圖像添加噪聲的過程,使它們能夠從復雜分布中生成高質量樣本。在這篇綜述中,我們提供了一個關于使用擴散模型進行圖像編輯的現有方法的詳盡概述,涵蓋了該領域的理論和實踐方面。我們深入分析并從多個角度對這些工作進行了分類,包括學習策略、用戶輸入條件和可以完成的特定編輯任務的范圍。此外,我們特別關注圖像修復和擴展,并探索了早期的傳統上下文驅動方法和當前的多模態條件方法,提供了它們方法論的全面分析。為了進一步評估文本引導的圖像編輯算法的性能,我們提出了一個系統的基準,EditEval,特色是一個創新的指標,LMM分數。最后,我們討論了當前的局限性,并設想了未來研究的一些潛在方向。伴隨的倉庫發布在 //github.com/SiatMMLab/Awesome-Diffusion-Model-Based-Image-Editing-Methods。
在人工智能生成內容(AIGC)的領域中,利用人工智能來創建和修改數字內容,圖像編輯被認為是創新和實際應用的重要領域。與從最小輸入創建新圖像的圖像生成不同,圖像編輯涉及更改圖像的外觀、結構或內容,包括從微妙的調整到重大變革的一系列更改。這項研究在數字媒體、廣告和科學研究等各個領域都至關重要,其中改變視覺內容是必需的。圖像編輯的演變反映了數字技術的進步,從手工、勞動密集型過程發展到由基于學習的算法驅動的高級數字技術。在這一演進中的一個關鍵進步是生成對抗網絡(GANs)[1]-[6]的引入,顯著增強了創造性圖像操作的可能性。
最近,擴散模型在AIGC[1],[7]-[15]中嶄露頭角,帶來了視覺生成任務的顯著突破。擴散模型,受到非平衡熱力學[15]原理的啟發,通過逐漸向數據添加噪聲,然后學習逆轉這一過程,從隨機噪聲生成直到產生與源數據分布匹配的所需數據。它們大致可以分為去噪擴散基礎[15]-[18]和分數匹配基礎[19]-[23]。它們的適應性和有效性導致了在各種任務中的廣泛應用,如圖像生成[24]-[38]、視頻生成[39]-[56]、圖像恢復[57]-[71]和圖像編輯。
在圖像編輯中應用擴散模型的興趣激增,近年來在這一領域的研究出版物數量顯著增加為證。這種日益增長的關注突顯了擴散模型在改善圖像編輯性能方面相比于以往工作的潛力和多功能性。鑒于這一顯著進步,系統地回顧和總結這些貢獻是必要的。然而,現有關于擴散模型的綜述文獻集中在其他特定視覺任務上[72]-[75],如視頻應用[73]或圖像恢復與增強[74],[75]。一些提到圖像編輯的綜述往往只提供了一個粗略的概述[76]-[83],缺少對方法的詳細和專注探索。
為了填補這一空缺,我們進行了一項綜述,提供了一項專注于圖像編輯的深入和全面分析。我們深入研究了這一領域擴散模型所實現的方法論、輸入條件和廣泛的編輯任務。該綜述批判性地回顧了超過100篇研究論文,根據學習策略將它們組織成三個主要類別:基于訓練的方法、測試時微調方法和無需訓練和微調的方法。每個類別根據其核心技術進一步劃分,分別在第4、5和6節中進行了詳細討論。我們還探索了這些方法中使用的10種不同類型的輸入條件,包括文本、遮罩、參考(Ref.)圖像、類別、布局、姿態、草圖、分割(Seg.)圖、音頻和拖動點,以展示擴散模型在多樣化圖像編輯場景中的適應性。此外,我們的綜述提出了一種新的圖像編輯任務分類,將其劃分為三大類:語義編輯、風格編輯和結構編輯,涵蓋了12種特定類型。圖1直觀地表示了研究在學習策略、輸入條件和編輯任務類別之間的統計分布。另外,我們特別關注了修復和外擴,這兩者共同構成了一種獨特的編輯類型。我們探索了早期的傳統和當前的多模態條件方法,第7節提供了它們方法論的全面分析。我們還介紹了EditEval,這是一個旨在評估文本引導的圖像編輯算法的基準,詳細內容在第8節。特別地,我們通過利用大型多模態模型(LMMs)的先進視覺-語言理解能力,提出了一個有效的評估指標,LMM分數。最后,我們在第9節中展示了一些當前的挑戰和潛在的未來趨勢作為展望。 總之,這項綜述旨在系統地分類和批判性地評估基于擴散模型的圖像編輯研究的廣泛文獻。我們的目標是提供一個全面的資源,不僅綜合了當前的發現,而且還指導了這一快速進步領域的未來研究方向。
除了擴散模型在圖像生成、恢復和增強方面取得的重大進展之外,它們在圖像編輯方面也取得了顯著的突破,與之前占主導地位的GANs相比,提供了更強的可控性。與從零開始創建新圖像的圖像生成不同,以及旨在修復和提高降級圖像質量的圖像恢復和增強,圖像編輯涉及修改現有圖像的外觀、結構或內容,包括添加對象、替換背景和改變紋理等任務。
在這項綜述中,我們根據它們的學習策略將圖像編輯論文組織成三個主要群體:基于訓練的方法、測試時微調方法和無需訓練和微調的方法,分別在第4、5和6節中詳細闡述。此外,我們探索了這些方法用來控制編輯過程的10種類型的輸入條件,包括文本、遮罩、參考(Ref.)圖像、類別、布局、姿勢、草圖、分割(Seg.)圖、音頻和拖動點。此外,我們研究了這些方法可以完成的12種最常見的編輯類型,這些類型被組織成以下三大類。
語義編輯:這一類別包括對圖像內容和敘述的修改,影響所描繪場景的故事、背景或主題元素。該類別內的任務包括對象添加(Obj. Add.)、對象移除(Obj. Remo.)、對象替換(Obj. Repl.)、背景更改(Bg. Chg.)和情感表達修改(Emo. Expr. Mod.)。
風格編輯:這一類別專注于增強或轉換圖像的視覺風格和美學元素,而不改變其敘述內容。該類別內的任務包括顏色更改(Color Chg.)、紋理更改(Text. Chg.)和整體風格更改(Style Chg.),涵蓋藝術和現實風格。
結構編輯:這一類別涉及圖像內元素的空間布局、位置、視點和特性的更改,強調場景內對象的組織和呈現。該類別內的任務包括對象移動(Obj. Move.)、對象大小和形狀更改(Obj. Size. Chg.)、對象動作和姿勢更改(Obj. Act. Chg.)和透視/視點更改(Persp./View. Chg.)。
表1全面總結了對調研論文的多角度分類,提供了快速搜索。
在基于擴散模型的圖像編輯領域中,基于訓練的方法已經獲得了顯著的突出地位。這些方法不僅因其穩定訓練擴散模型和有效建模數據分布而著稱,也因其在多種編輯任務中的可靠性能而備受關注。為了徹底檢查這些方法,我們根據它們的應用范圍、訓練所需的條件以及監督類型,將它們分類為四個主要組,如圖2所示。進一步地,在每個主要組內,我們根據它們的核心編輯方法將這些方法分類為不同的類型。這一分類展示了這些方法的范圍,從針對特定領域的應用到更廣泛的開放世界用途。
在圖像生成和編輯中,測試時微調代表了向精確度和控制性邁進的重要一步。本節探討了各種微調策略(見圖5),這些策略增強了圖像編輯的能力。如圖6所示,這些方法范圍從微調整個去噪模型到專注于特定層或嵌入。我們研究了微調整個模型、針對特定參數和優化基于文本的嵌入的方法。此外,我們討論了超網絡的集成和直接圖像表示優化。這些方法共同展示了微調技術在圖像編輯中的不斷復雜化和有效性,滿足了廣泛的編輯需求和用戶意圖。
在圖像編輯領域中,無需訓練和微調的方法起始于它們快速且低成本的前提——因為在整個編輯過程中,它們不需要任何形式的訓練(針對數據集)或微調(針對源圖像)。本節根據它們所修改的內容,將這些方法分為五個類別,如圖7和8所示。它們巧妙地利用擴散模型內在的原則來實現它們的編輯目標。
結論
我們已經全面概述了基于擴散模型的圖像編輯方法,從多個角度檢查了這一領域。我們的分析首先根據它們的學習策略,將超過100種方法分類為三個主要群體:基于訓練的、測試時微調的,以及無需訓練和微調的方法。然后,我們將圖像編輯任務分類為三個不同的類別:語義編輯、風格編輯和結構編輯,總共包含12種特定類型。我們探索了這些方法及其對提高編輯性能的貢獻。我們的圖像編輯基準EditEval中對7個任務及最近的最先進方法進行了評估。此外,引入了一種新的度量LMM分數,用于這些方法的比較分析。總結我們的綜述,我們強調了圖像編輯領域內的廣泛潛力,并建議了未來研究的方向。
近來,持續圖學習在非靜態環境下處理多樣的圖結構數據任務中被越來越多地采用。盡管其學習能力充滿希望,當前關于持續圖學習的研究主要集中在緩解災難性遺忘問題,而忽視了持續性能改進。為了彌補這一差距,本文旨在提供一個關于持續圖學習最近努力的全面綜述。具體而言,我們從克服災難性遺忘的角度引入了一個新的持續圖學習分類法。此外,我們系統地分析了在持續提高性能中應用這些持續圖學習方法的挑戰,然后討論可能的解決方案。最后,我們提出了與持續圖學習發展相關的開放問題和未來方向,并討論它們如何影響持續性能改進。隨著深度學習在生活各領域的成功應用,社區開始渴望更強大的通用人工智能。盡管具有前景的潛力,基于神經網絡的持續學習面臨著一個嚴重的遺忘問題:在新任務上的學習通常會導致舊任務上性能的急劇下降,這被稱為災難性遺忘(CF)[95]。持續學習(CL)[46, 122] 被認為是克服這一挑戰的有希望的方式。CL 被視為智能代理逐步獲取、更新、積累并利用知識以持續改善其在任務上性能的學習能力[46]。為了緩解災難性遺忘問題,已經提出了許多CL策略,包括重放方法、正則化方法和參數隔離方法[27]。這些策略在智能代理的可塑性和穩定性之間尋找平衡,并減輕了災難性遺忘的問題。然而,當前的CL僅考慮單個數據樣本,并忽略了它們之間普遍存在的聯系。此外,克服CF僅代表著實現持續性能改進(CPI)的一條必不可少的路徑,而不是CL的終點。圖,也稱為網絡,是一種描述和分析具有交互作用實體的通用數據表示。圖已被廣泛采用于模擬不同應用中不同類型的關系,從生物分子到社會網絡。一方面,許多數據自然以圖的形式存在,如引文網絡、社交網絡和交易網絡。另一方面,即使那些看似未連接的數據也可以人為地構建成圖,如文本中的依賴圖、圖像中的特征圖和代碼中的調用圖。最近,圖學習已成為AI和機器學習中一個有前景的領域,由于其在學習實體間錯綜復雜的關系及相應的網絡結構方面的優勢。
然而,圖學習也受到了災難性遺忘現象的困擾。將持續學習與圖學習整合顯然也是緩解災難性遺忘的流行解決方案。持續圖學習(CGL)的整合稱為持續圖學習。盡管CGL具有潛力,但由于歐幾里得數據與圖之間的結構差異,一般CL與CGL之間存在顯著或復雜的差異,包括模型、任務設置和方法。此外,CL和CGL主要關注克服災難性遺忘,而忽視了持續性能改進。盡管關于CGL的研究數量在增加,但關于CGL的綜述很少。為了彌補這一差距,本文旨在提供一個關于CGL研究努力的全面綜述,特別是討論CGL方法如何實現持續性能改進。本綜述與現有綜述的不同之處。由于CGL與持續學習和圖學習高度相關,兩個領域都有許多綜述。表1將相關綜述歸類為CL、圖學習和CGL。特別是,關于持續學習的綜述大多關注(i)特定領域,如自然語言處理(NLP)[11]、計算機視覺(CV)[97]、機器人學[71]和自主系統[109];(ii)特定任務,如分類[27, 88];以及(iii)模型,如神經網絡[8, 46, 93]。然而,它們都只從孤立的角度而非綜合角度考慮數據。此外,它們過分強調緩解災難性遺忘,而忽視了持續性能改進,這是持續學習的最終目標。關于圖學習的綜述主要關注特定技術,包括圖表示學習[12, 24, 43, 48, 49]、圖神經網絡[138, 170]和圖深度學習[9, 41, 164]。此外,這些研究大多數通常考慮樣本級別的連接數據,而忽略了特征級別和任務級別的連接。另外,它們只關注靜態圖而忽略了在動態圖上的持續學習。盡管有幾項綜述考慮了圖的動態性質,包括動態圖學習[171]、動態圖表示學習[10, 62, 145]和動態圖神經網絡[116],它們主要考慮模型是否適應新數據,而忽略了災難性遺忘問題,從而完全排除了CL。據我們所知,只有兩篇綜述全面整合了持續學習和圖學習。特別是,[35] 回顧了CGL的研究進展、潛在應用和挑戰,而 [154] 則分類了克服CGL中災難性遺忘的方法。盡管它們明確考慮了持續學習中數據之間的聯系并專注于CGL,但它們沒有構建一個全面的視角,并且未能徹底闡述CL和CGL之間的關系和差異。此外,它們主要關注緩解災難性遺忘,而忽略了持續性能改進。
貢獻。本綜述總結了CGL領域的最新研究,并討論了當前方法是否以及如何實現持續性能改進。具體來說,我們的主要貢獻如下所述:
圖1展示了本文的組織結構。第2節介紹了CL和圖學習的基礎知識。第3節提出了CGL的概述,包括形式化、動機以及克服災難性遺忘的CGL方法的新分類法。具體來說,它從特定維度比較了與CGL相關的領域。第4至第7節根據提出的分類法總結了CGL的最近進展。在每一個類別中,都調查了主要挑戰及其相應的解決方案。此外,還從知識增強和優化控制的角度討論了這些方法如何實現持續性能改進。第8節總結了現有CLG研究中使用的實際應用和數據集。此后,第9節討論了開放問題和未來方向。最后,第10節總結了本文。
持續圖學習分類法持續圖學習本質上是持續學習的一個子領域,因此,持續圖學習的目標與常規持續學習相同:通過增量學習實現模型的持續性能改進。然而,由于圖中節點之間的相互依賴性,持續圖學習在方法上比常規持續學習更為復雜和多樣化。因此,我們提出了當前持續圖學習方法的一個新分類法,該分類法分為四個類別:基于重放的方法、基于正則化的方法、基于架構的方法和基于表示的方法,如圖3所示。所提出的分類法主要關注那些明確聲稱能夠克服災難性遺忘的方法,因為當前的工作很少涉及持續性能改進。然而,我們從知識的角度討論了災難性遺忘的根本原因和持續性能改進的關鍵,并進一步討論這些方法是否以及如何實現持續性能改進。從知識的角度看,災難性遺忘的根本原因是新知識對現有知識的覆蓋。假設某一時期的知識是有限的,并且可以在持續學習的設置中學到,那么持續學習的目標就是學習所有知識并在特定任務上實現持續性能改進。基于這種考慮,持續性能改進等同于持續獲取新知識或對現有知識的補充。這通常可以通過兩種方式實現:知識增強和優化控制。知識增強指的是后續任務的知識可以增強先前任務的知識。例如,人們在低年級學習四則運算,并使用它們來解決現實世界中的問題。然而,他們不使用變量來代表數字,因此在理解對象之間的數量關系時容易犯錯。在他們高年級學習變量和方程式后,他們將使用變量方程來理解和建模對象之間的數量關系,這給他們犯錯的機會更少。在這個例子中,變量和方程是對基本四則運算的增強。知識增強可以通過學習正樣本或負樣本來實現。優化控制指的是控制學習過程。如果學習過程可以用完成度來量化,完全學習肯定優于不完全學習。類比地,那些在課堂上認真聽講并完成所有作業的學生通常會比那些在課堂上分心并留下空白作業的學生表現得更好。在本文中,我們遵循上述考慮來討論和分析當前持續圖學習方法是否以及如何實現持續性能改進。
基于重放的方法利用從先前任務中學到的知識,與當前數據一起進行聯合訓練,以避免在學習新任務時發生災難性遺忘。基于重放方法的關鍵是獲取從先前任務中學到的知識,這通常通過抽樣或生成模型來獲得。圖4總結了基于重放的方法。
基于正則化的方法通過顯式考慮拓撲結構并向損失函數添加相應的正則化項來平衡舊任務和新任務的學習,以此來規范梯度方向,從而限制對先前任務至關重要的參數的劇烈變化,以克服災難性遺忘。正則化項通常有兩種方式:約束和蒸餾。圖5總結了基于正則化的方法。
基于架構的方法通過特定架構為任務分配任務特定的參數或網絡(部分共享或不共享),以避免任務之間的干擾。這些架構可以是固定的或動態的,如圖6所示。
由于節點之間的相互依賴性以及任務間邊緣的存在,新的增量圖將會影響先前的圖,而且先前任務的知識也可以傳遞給后續任務。這種知識難以顯式地納入持續圖學習,但可以隱式地編碼在節點嵌入中,我們將此稱為基于表示的方法。其基本原理是,現有的節點嵌入已經包含了下游任務所需的所有必要信息,而通過這種方法獲得的嵌入等同于弱化的聯合訓練。一般來說,基于表示的方法可以總結為分離和傳輸,如圖7所示。
結論 由于圖在現實世界中的普遍存在和動態性質,由圖神經網絡(GNNs)代表的圖模型已在各個領域得到廣泛應用。持續圖學習是一種新興的學習范式,旨在持續學習設置中進行圖學習任務,并實現持續性能改進。在這篇綜述中,我們提供了對持續圖學習近期研究的全面回顧。我們提出了一種新的分類法,用于總結克服災難性遺忘的持續圖學習方法。此外,對于每個類別,我們簡要闡明了關鍵問題,詳細描述了當前研究中的相應實踐,并討論了實現持續性能改進的可能解決方案。進一步地,我們還提出了一些與持續性能改進相關的開放問題,并建議了相應的有前景的研究方向。我們希望這篇綜述能幫助讀者理解持續圖學習的最近進展,并對這個有前景的領域的未來發展提供一些啟示。
在快速發展的自然語言生成(NLG)評估領域中,引入大型語言模型(LLMs)為評估生成內容質量開辟了新途徑,例如,連貫性、創造力和上下文相關性。本綜述旨在提供一個關于利用LLMs進行NLG評估的全面概覽,這是一個缺乏系統分析的新興領域。我們提出了一個連貫的分類體系來組織現有的基于LLM的評估指標,提供了一個結構化的框架來理解和比較這些方法。我們的詳細探索包括批判性地評估各種基于LLM的方法論,以及比較它們在評估NLG輸出時的優勢和局限性。通過討論尚未解決的挑戰,包括偏見、穩健性、領域特定性和統一評估,本綜述旨在為研究人員提供洞見,并倡導更公平、更先進的NLG評估技術。
自然語言生成(NLG)處于現代AI驅動通信的前沿,近期在大型語言模型(LLMs)方面的進展徹底改變了NLG系統的能力(Ouyang et al., 2022; OpenAI, 2023)。這些模型,依靠深度學習技術和大量的訓練數據,展現出在廣泛應用中生成文本的卓越能力。隨著NLG技術的快速發展,建立可靠的評估方法以準確衡量生成內容的質量變得越來越重要。
傳統的NLG評估指標,如BLEU(Papineni et al., 2002)、ROUGE(Lin, 2004)和TER(Snover et al., 2006),主要關注表面層面的文本差異,通常在評估語義方面存在不足(Freitag et al., 2020)。這一局限性已被指出阻礙了研究進展,并可能導致誤導性的研究結論。此外,其他使用神經嵌入來計算分數的方法(Liu et al., 2016; Sellam et al., 2020; Zhang et al., 2020),盡管在評估諸如語義等價性和流暢性方面有所考慮,但它們的靈活性有限,適用范圍受限(Freitag et al., 2021a)。此外,這些傳統方法與人類判斷的一致性較低(Liu et al., 2023c),且對分數的解釋性不足(Xu et al., 2023)。這些缺點突顯了NLG領域需要更細膩和全面的評估方法的需求。
大型語言模型(LLMs)涌現的能力為基于LLM的NLG評估提供了有前景的途徑,例如Chain-of-Thought(CoT)(Wei et al., 2022b)、零次學習指令跟隨(Wei et al., 2022a)、更好地與人類偏好相一致(Ouyang et al., 2022)等。這些特性使LLMs成為評估NLG輸出的有力工具,與傳統方法相比提供了更為復雜和更好地與人類一致的評估(Liu et al., 2023c;Kocmi and Federmann, 2023;Fu et al., 2023)。例如,LLMs可以生成合理的解釋來支持最終評分(Xu et al., 2023),而利用人類反饋的強化學習(RLHF)可以使LLMs的偏好更好地與人類一致(Ouyang et al., 2022;Zheng et al., 2023)。如圖1所示,這些方法的關鍵策略涉及指示LLMs使用提示來從不同方面評估生成的文本,無論是否有參考資料和來源。然而,眾多基于LLM的NLG評估方法,針對不同的任務和目標,缺乏統一的概述。
鑒于LLMs在NLG評估領域的工作量不斷增加,迫切需要一個綜合總結來導航這一領域內的復雜性和多樣化方法。本綜述旨在提供這一有前景領域的全面概述,呈現一個用于組織現有工作的連貫分類體系。我們詳細勾勒了關鍵研究及其方法論,并深入分析了這些方法的各種優點、局限性和獨特屬性。此外,我們探索了該領域內尚未解決的挑戰和開放性問題,從而為未來的學術探索勾畫出潛在的途徑。這一全面探索旨在激發讀者對LLM在NLG評估中方法的細微差別和不斷變化的動態有深入的了解。
本綜述的組織:我們呈現了利用LLMs進行NLG評估的首個全面綜述。首先,我們建立了NLG評估的正式框架,并提出了一個分類體系來分類相關工作(第2節)。隨后,我們深入并詳細闡述這些工作(第3節)。此外,我們對評估LLM評估者有效性的各種元評估基準進行了系統回顧(第4節)。鑒于這一領域的快速發展,我們確定并討論了一些可能指導未來研究的潛在開放問題(第5節)。在結束這一系統綜述時,我們倡導通過開發更公正、更穩健、更專業和統一的基于LLM的評估者來推動這一領域的發展。此外,我們強調整合其他評估方法,如人類判斷,以實現更全面和多面的評估框架。
在大型語言模型(LLMs)迅速發展的背景下,越來越多的研究將重點放在利用這些模型作為NLG任務的評估者。這種關注特別源于LLMs的高容量生成能力,導致出現了使用它們來對NLG文本進行質量評估的工作——我們將這種范式稱為生成性評估。這一類別大致分為基于提示的評估和基于微調的評估,其核心在于LLM評估者的參數是否需要微調。基于提示的評估通常涉及使用精心設計的提示指導強大的基礎LLMs來評估生成的文本。另一方面,基于微調的評估依賴于專門為NLG評估校準的開源LLMs。這兩種方法都適用于不同的評估協議,用于衡量生成文本的質量。
當前方法考慮不同的評分協議來判斷生成假設文本的質量。一些嘗試部署LLM評估者產生連續的標量分數,代表單個生成文本的質量——稱為? 基于分數的評估。其他方法計算基于提示、來源或參考文本(可選)的生成文本的生成概率作為評估指標,稱為? 基于概率的評估。在多樣化的領域中,某些工作將NLG評估轉化為分類任務,使用類似李克特量表的多級別對文本質量進行分類。在這種情況下,LLM評估者通過將生成的文本分配到特定的質量級別來評估其質量——稱為? 李克特風格評估。同時,? 成對比較方法涉及使用LLM評估者比較一對生成文本的質量。此外,? 組合評估方法利用多個不同LLMs或提示的LLM評估者,協調評估者之間的溝通以產生最終評估結果。最后,一些最新的研究探索了? 高級評估方法(考慮細粒度標準或結合連續思考或上下文學習的能力),旨在獲得更全面和細致的評估結果。
本節深入探討了這兩個主要類別的評估方法,每種方法都伴隨其相應的評估協議。表2提供了當前基于提示和基于微調評估方法的全面概述。該表詳細說明了它們各自的適應任務、基礎模型、評分協議和評估方面,以便于清晰參考。
基于LLM的評估者已在多種NLG任務中找到應用。與此同時,眾多現有和近期引入的元評估基準用于驗證這些評估者的有效性。這些基準包括了對生成文本質量的人類注釋,以及評估自動評估者和人類偏好之間一致性的程度。根據涉及的任務,這些基準可以被分類為單一場景示例,如機器翻譯和摘要,以及多場景基準。本節將提供這些NLG任務及其相關元評估基準的概述。
結論
在本綜述中,我們詳盡地調查了LLMs在NLG評估中的作用。我們全面的分類體系按三個主要維度對作品進行分類:評估功能、評估參考和評估任務。這個框架使我們能夠系統地分類和理解基于LLM的評估方法論。我們深入探討了各種基于LLM的方法,審視它們的優勢并比較它們的差異。此外,我們總結了NLG評估的普遍元評估基準。
在我們的研究中,我們強調了這一快速發展領域的進步和現存挑戰。盡管LLMs在評估NLG輸出方面提供了開創性的潛力,但仍有一些未解決的問題需要關注,包括偏見、穩健性、混合評估方法的整合,以及LLM評估者內部對特定領域和統一評估的需求。我們預計,解決這些挑戰將為更通用、有效和可靠的NLG評估技術鋪平道路。這樣的進步將顯著促進NLG評估的發展以及LLMs的更廣泛應用。
多模態查詢的知識檢索在支持知識密集型多模態應用中扮演著關鍵角色。然而,現有方法在有效性和訓練效率方面面臨挑戰,特別是在訓練和集成多個檢索器以處理多模態查詢時。在本文中,我們提出了一個創新的端到端生成式框架,用于多模態知識檢索。我們的框架利用了大型語言模型(LLMs)即使在有限數據訓練的情況下,也可以有效地作為虛擬知識庫的事實。我們通過兩步過程檢索知識:1)生成與查詢相關的知識線索;2)使用知識線索搜索數據庫以獲取相關文檔。特別是,我們首先引入了一個對象感知的前綴調優技術來指導多粒度的視覺學習。然后,我們將多粒度的視覺特征對齊到LLM的文本特征空間中,利用LLM捕獲跨模態交互。隨后,我們構建了具有統一格式的指導數據進行模型訓練。最后,我們提出了知識引導的生成策略,以在解碼步驟中施加先前約束,從而促進獨特知識線索的生成。通過在三個基準測試上進行的實驗,我們展示了與強大基線相比,在所有評估指標上的顯著提升,范圍從3.0%到14.6%。
開放領域生成系統在會話人工智能領域(例如生成式搜索引擎)引起了廣泛關注。本文對這些系統,特別是大型語言模型所采用的歸因機制進行了全面回顧。盡管歸因或引用可以提高事實性和可驗證性,但模糊的知識庫、固有偏見以及過度歸因的缺點等問題可能會妨礙這些系統的有效性。本綜述的目標是為研究人員提供有價值的見解,幫助改進歸因方法,以增強開放領域生成系統生成的響應的可靠性和真實性。我們認為這個領域仍處于初級階段,因此我們維護了一個倉庫,以跟蹤正在進行的研究,網址為
//github.com/HITsz-TMG/awesome-llm-attributions。
自從由大型語言模型(LLMs)驅動的開放領域生成系統出現以來(Anil等人,2023;OpenAI,2022,2023),解決潛在不準確或虛構內容的連貫生成一直是一個持續存在的挑戰(Rawte等人,2023;葉等人,2023;張等人,2023b)。社區通常將這種問題稱為“幻覺”問題,其中生成的內容呈現出扭曲或虛構的事實,缺乏可信的信息來源(Peskoff和Stewart,2023)。這在信息搜索和知識問答場景中尤為明顯,用戶依賴大型語言模型獲取專業知識(Malaviya等人,2023)。
幻覺問題的實質可能源于事先訓練的模型是從廣泛、未經過濾的現實世界文本中獲取的(Penedo等人,2023)。這些人類生成的文本固有地包含不一致性和虛假信息。事先訓練的目標僅僅是預測下一個單詞,而不是明確建模生成內容的真實性。即使在利用人類反饋的強化學習之后(Ouyang等人,2022),模型仍然可能出現外部幻覺(Bai等人,2022)。為了解決外部幻覺的問題,研究人員已經開始采用外部參考文獻等措施來增強聊天機器人的真實性和可靠性(Thoppilan等人,2022;Menick等人,2022;Nakano等人,2021)。顯式歸因和強化學習之間的區別不僅在于需要人工驗證和遵從,還在于認識到生成的內容可能隨著時間變化而變得過時或無效。歸因可以利用實時信息來確保相關性和準確性。然而,歸因的基本挑戰圍繞著兩個基本要求(Liu等人,2023):
考慮到這些要求,我們可以將模型處理歸因的主要方式分為三種類型:
超越對文本幻覺的一般討論(Zhang等人,2023b;葉等人,2023;Rawte等人,2023),我們的研究深入探討了大型語言模型的歸因問題。我們探討了它的起源、支撐技術以及評估標準。此外,我們也涉及了諸如偏見和過度引用的挑戰。我們相信,通過關注這些歸因問題,我們可以使模型更加可信賴和容易理解。我們這項研究的目標是以一種更加清晰的方式來闡述歸因問題,鼓勵對這一主題進行更深入的思考。
歸因是指一個實體(如文本模型)生成并提供證據的能力,這些證據通常以引用或參考文獻的形式出現,用以支撐它所產生的聲明或陳述。這些證據來源于可識別的源頭,確保這些聲明可以從一個基礎語料庫中邏輯推斷出來,使得它們對于普通受眾而言是可以理解和驗證的。歸因本身與搜索任務相關(Brin 和 Page, 1998;Page 等人, 1999;Tay 等人, 2022),在這種任務中只有幾個網頁會被返回。然而,歸因的主要目的包括使用戶能夠驗證模型所做的聲明,促進生成與引用源高度一致的文本以提高準確性和減少錯誤信息或幻覺,以及建立一個結構化的框架來評估支持證據的完整性和相關性,與所提出的聲明相比較。歸因的準確性核心在于所產生的陳述是否完全由引用源支持。Rashkin 等人(2021)還提出了歸因于已識別來源(AIS)的評估框架,以評估特定陳述是否由所提供的證據支持。Bohnet 等人(2022)提出了歸因問答,模型在這里接受一個問題,并產生一對配對的回答,即答案字符串及其從特定語料庫,如段落中得到的支持證據。
直接生成的歸因 來自參數化知識的直接生成歸因可以幫助減少幻覺現象并提高生成文本的真實性。通過要求模型進行自我檢測和自我歸因,一些研究發現生成的文本更加基于事實,并且在下游任務中的表現也有所提升。最近,研究人員發現,大型語言模型在回答特定領域的知識性問題時,不能清楚地提供知識來源或證據(Peskoff 和 Stewart, 2023; Zuccon 等人, 2023)。在大多數情況下,模型只能提供一個與問題中的關鍵詞松散相關或與當前主題無關的知識來源。即使模型正確回答了問題,它提供的證據仍然可能存在錯誤。Weller 等人(2023)嘗試通過提出根據提示方法,將模型生成的文本基于其預訓練數據,發現這種方法可以影響模型的根據性,從而影響信息尋求任務的表現。Anonymous(2023)引入了一個中間規劃模塊,要求模型生成一系列問題作為當前問題的藍圖。模型首先提出一個藍圖,然后結合基于藍圖問題生成的文本作為最終答案。藍圖模型允許在每個回答問題的步驟中采用不同形式的歸因,可以期望更具解釋性。
**檢索后回答 **
多篇研究論文已經調查了歸因的檢索后回答方法(Chen 等人,2017年;Lee 等人,2019年;Khattab 和 Zaharia,2020年)。SmartBook 框架(Reddy 等人,2023年)提出了一種方法,該方法利用大量新聞數據自動生成結構化的情況報告。SmartBook 確定了情況分析的關鍵問題,并從新聞文章中檢索相關信息。報告按時間線組織,每個時間線包括重大事件、戰略問題和由事實證據支持的概括性總結。為了解決用戶查詢和存儲知識之間的不一致問題,MixAlign(張等人,2023a)提出了一個框架,該框架結合了自動問題知識對齊和用戶澄清,增強了檢索增強生成模型的性能,并減輕了語言模型的幻覺。此外,SearChain(徐等人,2023年)引入了一個新穎的框架,它將大型語言模型(LLMs)與信息檢索(IR)結合起來,提高了復雜知識密集型任務的準確性、可信度和可追溯性。SearChain 采用檢索然后回答的方法,通過生成全球推理鏈(CoQ)并利用 IR 來驗證答案和提供缺失的知識。
生成后歸因
為了在不損害最新一代模型所提供的強大優勢的情況下促進準確的歸因,一些研究致力于生成后的歸因,這些研究使用搜索引擎或文檔檢索系統,基于輸入問題和生成的答案來搜索證據。這種方法允許研究人員評估或提高答案的事實性,而無需直接訪問模型的參數。生成后歸因的工作流程如圖3所示。RARR(高等,2023a)自主識別任何文本生成模型輸出的歸因,并執行后期編輯以糾正不支持的內容,同時努力在最大程度上保留原始輸出。在霍等人(2023)的工作中,材料是基于粗粒度的句子或細粒度的事實陳述從語料庫中檢索的。然后利用這些檢索到的材料提示LLM,以驗證生成的回應與檢索到的材料之間的一致性,并進行必要的編輯以減少幻覺。陳等人(2023b)介紹了一個全自動化的管道,旨在驗證復雜的政治聲明,這是通過從網上檢索原始證據、生成聚焦聲明的摘要并利用它們進行聲明驗證來實現的。
文本風格遷移是近年來自然語言處理領域的熱點問題之一,旨在保留文本內容的基礎上通過編輯或生成的方式更改文本的特定風格或屬性(如情感、時態和性別等).文章旨在梳理已有的技術,以推進該方向的研究.首先,給出文本風格遷移問題的定義及其面臨的挑戰;然后,對已有方法進行分類綜述,重點介紹基于無監督學習的文本風格遷移方法并將其進一步分為隱式和顯式兩類方法,對各類方法在實現機制、優勢、局限性和性能等方面進行分析和比較;同時,還通過實驗比較了幾種代表性方法在風格遷移準確率、文本內容保留和困惑度等自動化評價指標上的性能;最后,對文本風格遷移研究進行總結和展望.
文本分類作為自然語言處理中一個基本任務,在20世紀50年代就已經對其算法進行了研究,現在單標簽文本分類算法已經趨向成熟,但是對于多標簽文本分類的研究還有很大的提升空間。介紹了多標簽文本分類的基本概念以及基本流程,包括數據集獲取、文本預處理、模型訓練和預測結果。介紹了多標簽文本分類的方法。這些方法主要分為兩大類:傳統機器學習方法和基于深度學習的方法。傳統機器學習方法主要包括問題轉換方法和算法自適應方法。基于深度學習的方法是利用各種神經網絡模型來處理多標簽文本分類問題,根據模型結構,將其分為基于CNN結構、基于RNN結構和基于Transfomer結構的多標簽文本分類方法。對多標簽文本分類常用的數據集進行了梳理總結。對未來的發展趨勢進行了分析與展望。