Mitigating Hallucination in Large Multi-Modal Models via Robust Instruction Tuning

TL;DR

通过LRV-Instruction数据集和GAVIE方法减少多模态模型幻觉问题。

cs.CV 🔴 高级 2023-06-26 6 次浏览
Fuxiao Liu Kevin Lin Linjie Li Jianfeng Wang Yaser Yacoob Lijuan Wang
多模态模型 幻觉问题 指令调优 GPT4 数据集

核心发现

方法论

本文提出了一个名为LRV-Instruction的大规模视觉指令调优数据集,包含40万条由GPT4生成的视觉指令,涵盖16个视觉语言任务。数据集设计了三种语义层次的负指令:不存在对象操控、存在对象操控和知识操控。为了评估多模态模型的幻觉问题,提出了GPT4辅助的视觉指令评估方法GAVIE。

关键结果

  • 结果1:在负指令测试中,现有多模态模型在存在对象和知识操控指令下表现出显著幻觉。
  • 结果2:通过在LRV-Instruction上微调MiniGPT4和mPLUG-Owl,幻觉问题显著减少,同时在多个公共数据集上性能优于现有方法。
  • 结果3:在训练数据中保持正负实例的平衡比例,有助于提高模型的鲁棒性。

研究意义

该研究通过引入多样化的视觉指令数据集和新的评估方法,为解决多模态模型中的幻觉问题提供了有效方案。这不仅提升了模型的鲁棒性,还为未来的多模态任务提供了新的研究方向。

技术贡献

本文的技术贡献在于首次引入大规模、多样化的视觉指令数据集LRV-Instruction,并提出了无需人工标注答案的GAVIE评估方法。这些创新为多模态模型的指令调优提供了新的思路和工具。

新颖性

这是首次在多模态模型中系统性地引入负指令以减少幻觉问题。与现有研究相比,LRV-Instruction数据集的多样性和GAVIE方法的灵活性是其核心创新。

局限性

  • 局限1:GAVIE方法依赖于GPT4的准确性,可能在某些复杂场景下不够稳定。
  • 局限2:数据集生成过程中可能存在任务名称不准确的问题。

未来方向

未来研究可以探索更多类型的负指令,以及在更大规模的多模态模型上验证LRV-Instruction和GAVIE的有效性。

AI 总览摘要

多模态模型在处理视觉和语言任务时,常常会出现与图像不一致的幻觉描述。这种现象不仅影响模型的准确性,还可能导致用户误解。为了解决这一问题,本文提出了一个名为LRV-Instruction的大规模视觉指令调优数据集,包含40万条由GPT4生成的视觉指令,涵盖16个视觉语言任务。与以往研究不同,LRV-Instruction不仅包括正指令,还设计了三种语义层次的负指令:不存在对象操控、存在对象操控和知识操控。为了评估多模态模型的幻觉问题,研究者提出了GPT4辅助的视觉指令评估方法GAVIE。实验结果表明,现有多模态模型在负指令测试中表现出显著幻觉,特别是在存在对象和知识操控指令下。然而,通过在LRV-Instruction上微调MiniGPT4和mPLUG-Owl,幻觉问题显著减少,同时在多个公共数据集上性能优于现有方法。此外,研究发现,训练数据中正负实例的平衡比例对于提高模型的鲁棒性至关重要。本文的研究不仅为解决多模态模型中的幻觉问题提供了有效方案,还为未来的多模态任务研究提供了新的方向和工具。

深度分析

研究背景

多模态模型近年来在视觉和语言任务中取得了显著进展。然而,这些模型常常出现幻觉问题,即生成的描述与图像内容不一致。这种现象不仅影响模型的准确性,还可能导致用户误解。现有研究主要集中在正指令样本上,而忽略了负指令的影响。

核心问题

多模态模型的幻觉问题主要体现在模型生成的描述与图像内容不一致。这种问题不仅影响模型的准确性,还可能导致用户误解和错误决策。解决这一问题对于提高多模态模型的实用性和可靠性至关重要。

核心创新

本文的核心创新在于引入了一个大规模、多样化的视觉指令数据集LRV-Instruction,并设计了三种语义层次的负指令:不存在对象操控、存在对象操控和知识操控。此外,提出了GPT4辅助的视觉指令评估方法GAVIE。

方法详解

  • �� LRV-Instruction数据集:包含40万条由GPT4生成的视觉指令,涵盖16个视觉语言任务。
  • �� 负指令设计:包括不存在对象操控、存在对象操控和知识操控三种语义层次。
  • �� GAVIE评估方法:无需人工标注答案,通过GPT4评估模型的指令跟随性能和视觉幻觉。

实验设计

实验在多个公共数据集上进行,使用LRV-Instruction数据集微调MiniGPT4和mPLUG-Owl。评估指标包括模型在正负指令上的准确性和鲁棒性。实验结果表明,微调后的模型在多个任务上性能优于现有方法。

结果分析

实验结果显示,现有多模态模型在负指令测试中表现出显著幻觉,特别是在存在对象和知识操控指令下。微调后的模型在多个公共数据集上性能优于现有方法。

应用场景

该研究的应用场景包括多模态对话系统、图像描述生成和视觉问答等任务。通过减少幻觉问题,模型的实用性和可靠性得到显著提升。

局限与展望

尽管LRV-Instruction和GAVIE方法在减少幻觉问题上表现出色,但其依赖于GPT4的准确性,可能在某些复杂场景下不够稳定。此外,数据集生成过程中可能存在任务名称不准确的问题。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个图书馆里,想要找到一本关于大象的书。你问图书管理员,但他给你的是一本关于狮子的书。这就像多模态模型的幻觉问题:模型生成的描述与图像内容不一致。为了避免这种情况,研究者们设计了一个新的数据集,教模型如何更好地理解和描述图像内容。这就像图书管理员学习了更多关于动物的知识,能够更准确地找到你需要的书。

简单解释 像给14岁少年讲一样

嘿,小伙伴!你有没有遇到过这样的情况:你问朋友一个问题,但他给你的答案完全不对劲?这就像多模态模型的幻觉问题。为了让这些模型更聪明,科学家们设计了一个超级大的数据集,教它们如何更好地理解和描述图片。想象一下,这就像给你的朋友一本百科全书,让他以后回答问题更准确!

术语表

多模态模型 (Multi-Modal Model)

能够处理多种数据类型(如图像和文本)的机器学习模型。

用于视觉和语言任务的模型。

幻觉问题 (Hallucination Problem)

模型生成的描述与实际数据不一致的现象。

多模态模型生成不准确描述时出现。

指令调优 (Instruction Tuning)

通过特定指令数据集微调模型以提高其性能的过程。

用于提高多模态模型的准确性。

GPT4

OpenAI开发的大型语言模型,具有强大的文本生成能力。

用于生成LRV-Instruction数据集的工具。

GAVIE

GPT4辅助的视觉指令评估方法,用于评估模型的指令跟随性能。

用于评估多模态模型的幻觉问题。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在更大规模的多模态模型上验证LRV-Instruction和GAVIE的有效性?
  • 2 是否可以引入更多类型的负指令来进一步减少幻觉问题?

应用场景

近期应用

多模态对话系统

通过减少幻觉问题,提高对话系统的准确性和用户体验。

远期愿景

智能视觉助手

在未来,智能视觉助手可以更准确地理解和描述用户周围的环境。

原文摘要

Despite the promising progress in multi-modal tasks, current large multi-modal models (LMMs) are prone to hallucinating inconsistent descriptions with respect to the associated image and human instructions. This paper addresses this issue by introducing the first large and diverse visual instruction tuning dataset, named Large-scale Robust Visual (LRV)-Instruction. Our dataset comprises 400k visual instructions generated by GPT4, covering 16 vision-and-language tasks with open-ended instructions and answers. Unlike existing studies that primarily focus on positive instruction samples, we design LRV-Instruction to include both positive and negative instructions for more robust visual instruction tuning. Our negative instructions are designed at three semantic levels: (i) Nonexistent Object Manipulation, (ii) Existent Object Manipulation and (iii) Knowledge Manipulation. To efficiently measure the hallucination generated by LMMs, we propose GPT4-Assisted Visual Instruction Evaluation (GAVIE), a stable approach to evaluate visual instruction tuning like human experts. GAVIE does not require human-annotated groundtruth answers and can adapt to diverse instruction formats. We conduct comprehensive experiments to investigate the hallucination of LMMs. Our results demonstrate existing LMMs exhibit significant hallucinations when presented with our negative instructions, particularly Existent Object and Knowledge Manipulation instructions. Moreover, we successfully mitigate hallucination by finetuning MiniGPT4 and mPLUG-Owl on LRV-Instruction while improving performance on several public datasets compared to state-of-the-art methods. Additionally, we observed that a balanced ratio of positive and negative instances in the training data leads to a more robust model. Code and data are available at https://github.com/FuxiaoLiu/LRV-Instruction.

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