OMCAT: 옴니 컨텍스트 인식 트랜스포머

OMCAT: Omni Context Aware Transformer

October 15, 2024
저자: Arushi Goel, Karan Sapra, Matthieu Le, Rafael Valle, Andrew Tao, Bryan Catanzaro
cs.AI

초록

대형 언어 모델(Large Language Models, LLMs)은 텍스트 생성 및 이해 분야에서 상당한 발전을 이루어왔으며, 최근의 진전은 시각 및 오디오 입력을 통합하는 다중 모달 LLMs로 확장되었습니다. 그러나 이러한 모델들은 특히 오디오와 비디오 스트림 간 이벤트 간의 세밀한, 크로스 모달 시간 이해에서 여전히 어려움을 겪고 있습니다. 저희는 이러한 도전 과제들을 OCTAV와 OMCAT이라는 두 가지 주요 기여로 해결합니다. OCTAV(Omni Context and Temporal Audio Video)는 오디오와 비디오 간의 이벤트 전환을 캡처하기 위해 설계된 혁신적인 데이터셋입니다. 둘째로, OMCAT(Omni Context Aware Transformer)은 RoPE의 혁신적인 확장인 RoTE(Rotary Time Embeddings)를 활용하여 시간 기반 작업에서의 시간적 근거화와 계산 효율성을 향상시키는 강력한 모델입니다. 강력한 세 단계의 훈련 파이프라인인 특징 정렬, 지침 조정 및 OCTAV 특화 훈련을 통해 OMCAT은 크로스 모달 시간 이해에서 뛰어난 성과를 보입니다. 저희 모델은 오디오-비주얼 질의 응답(Audio-Visual Question Answering, AVQA) 작업 및 OCTAV 벤치마크에서 최첨단 성능을 보여주며, 포괄적인 실험 및 제거 실험을 통해 검증된 시간적 추론 및 크로스 모달 정렬에서 상당한 향상을 보여줍니다. 저희 데이터셋과 코드는 공개적으로 제공될 예정이며, 데모 페이지 링크는 https://om-cat.github.io 입니다.
English
Large Language Models (LLMs) have made significant strides in text generation and comprehension, with recent advancements extending into multimodal LLMs that integrate visual and audio inputs. However, these models continue to struggle with fine-grained, cross-modal temporal understanding, particularly when correlating events across audio and video streams. We address these challenges with two key contributions: a new dataset and model, called OCTAV and OMCAT respectively. OCTAV (Omni Context and Temporal Audio Video) is a novel dataset designed to capture event transitions across audio and video. Second, OMCAT (Omni Context Aware Transformer) is a powerful model that leverages RoTE (Rotary Time Embeddings), an innovative extension of RoPE, to enhance temporal grounding and computational efficiency in time-anchored tasks. Through a robust three-stage training pipeline-feature alignment, instruction tuning, and OCTAV-specific training-OMCAT excels in cross-modal temporal understanding. Our model demonstrates state-of-the-art performance on Audio-Visual Question Answering (AVQA) tasks and the OCTAV benchmark, showcasing significant gains in temporal reasoning and cross-modal alignment, as validated through comprehensive experiments and ablation studies. Our dataset and code will be made publicly available. The link to our demo page is https://om-cat.github.io.

Summary

AI-Generated Summary

논문 개요

이 논문은 멀티모달 대규모 언어 모델의 시간적 이해력을 향상시키기 위해 OCTAV 데이터셋과 OMCAT 모델을 제안하였습니다. OMCAT은 AVQA 작업 및 OCTAV 벤치마크에서 우수한 성능을 보이며, 교차 모달 시간 이해력을 향상시킵니다.

핵심 기여

  • OCTAV 데이터셋과 OMCAT 모델을 통해 멀티모달 시간 이해력의 향상을 이룸
  • RoTE를 활용하여 모델의 시간적 기반과 계산 효율성을 향상시킴
  • 3단계 훈련 파이프라인을 사용하여 교차 모달 시간 이해력을 향상시킴

연구 맥락

이 연구는 멀티모달 AI 분야에서 시간적 이해력의 중요성을 강조하며, 기존 모델의 한계를 극복하기 위한 노력을 진행하였습니다.

주요 키워드

OCTAV 데이터셋, OMCAT 모델, RoTE, 교차 모달 시간 이해력, 멀티모달 AI

배경

이 연구는 멀티모달 대규모 언어 모델의 시간적 이해력 부족 문제를 해결하기 위해 진행되었습니다. 기존 연구에서는 시각 및 오디오 입력을 통합하는 데는 성공을 거두었지만, 시간적 정보를 효과적으로 처리하는 데 어려움이 있었습니다.

연구 간격

  • 시간적 이해력 부족 문제에 대한 명확한 대응 부재
  • 교차 모달 시간 이해력을 향상시키는 강력한 모델의 부재

기술적 도전

  • 멀티모달 데이터셋의 시간 정보 효과적 통합
  • 시간적 정보를 고려한 모델 설계의 필요성

이전 접근 방식

  • 시각 및 오디오 입력의 통합에 초점을 맞춘 이전 모델
  • 시간적 정보 처리에 한계를 보인 이전 연구들

방법론

이 논문에서는 RoTE를 활용한 OMCAT 모델을 제안하였습니다. 이를 통해 교차 모달 시간 이해력을 향상시키고, OCTAV 데이터셋을 활용하여 모델을 훈련하였습니다.

이론적 기초

  • RoTE를 통한 시간 정보 효율적 표현
  • 교차 모달 시간 이해력 강화를 위한 이론적 기반

기술적 아키텍처

  • OMCAT 모델의 비주얼 및 오디오 인코더 구조
  • 시간 정보를 인코딩하는 RoTE의 구현 방식

구현 세부사항

  • RoTE의 효율적 변형 및 모델 훈련 방법
  • 3단계 훈련 파이프라인을 통한 모델 최적화

혁신 포인트

  • RoTE를 활용한 시간 정보 효율적 표현
  • 3단계 훈련 파이프라인을 통한 교차 모달 시간 이해력 강화

실험적 검증

이 논문에서는 OMCAT 모델의 성능을 다양한 벤치마크 데이터셋을 통해 검증하였습니다. 실험 결과를 통해 모델의 우수성을 입증하였습니다.

설정

  • 다양한 데이터셋과 파라미터 설정을 통한 모델 평가
  • GPT-4를 사용한 정확도 측정 및 Recall@1 메트릭 사용

메트릭

  • AVQA, Charades-STA, OCTAV 벤치마크에서의 성능 평가
  • 다양한 벤치마크 데이터셋을 활용한 모델 비교

결과

  • OMCAT 모델이 다른 최신 모델을 능가하는 결과 도출
  • 다양한 벤치마크 데이터셋에서 우수한 성능을 보임

영향과 함의

이 연구는 멀티모달 AI 분야에서 새로운 기준을 제시하며, 교차 모달 및 시간적 추론 능력을 향상시킴으로써 미래 연구에 기여하고 있습니다.

주요 발견

  • OMCAT 모델의 우수한 성능과 교차 모달 시간 이해력의 향상
  • 다양한 벤치마크 데이터셋에서의 모델 우수성 입증

한계

  • 데이터셋의 한정된 복잡성으로 인한 모델 한계
  • CLIP 비주얼 인코더를 통한 시간적 동적 모델링의 한계

향후 연구 방향

  • 복잡한 소리 이벤트 처리를 위한 데이터셋 확장
  • 시간적 동적을 명시적으로 모델링하는 새로운 모델 개발

실용적 중요성

  • 실제 응용에 유용한 모델 개발을 통한 실용적 중요성 강조

주요 논문

DeepSeek-R1: 강화 학습을 통해 LLMs의 추론 능력을 유도하기
DeepSeek-R1: Incentivizing Reasoning Capability in LLMs via Reinforcement Learning

DeepSeek-AI, Daya Guo, Dejian Yang, Haowei Zhang, Junxiao Song, Ruoyu Zhang, Runxin Xu, Qihao Zhu, Shirong Ma, Peiyi Wang, Xiao Bi, Xiaokang Zhang, Xingkai Yu, Yu Wu, Z. F. Wu, Zhibin Gou, Zhihong Shao, Zhuoshu Li, Ziyi Gao, Aixin Liu, Bing Xue, Bingxuan Wang, Bochao Wu, Bei Feng, Chengda Lu, Chenggang Zhao, Chengqi Deng, Chenyu Zhang, Chong Ruan, Damai Dai, Deli Chen, Dongjie Ji, Erhang Li, Fangyun Lin, Fucong Dai, Fuli Luo, Guangbo Hao, Guanting Chen, Guowei Li, H. Zhang, Han Bao, Hanwei Xu, Haocheng Wang, Honghui Ding, Huajian Xin, Huazuo Gao, Hui Qu, Hui Li, Jianzhong Guo, Jiashi Li, Jiawei Wang, Jingchang Chen, Jingyang Yuan, Junjie Qiu, Junlong Li, J. L. Cai, Jiaqi Ni, Jian Liang, Jin Chen, Kai Dong, Kai Hu, Kaige Gao, Kang Guan, Kexin Huang, Kuai Yu, Lean Wang, Lecong Zhang, Liang Zhao, Litong Wang, Liyue Zhang, Lei Xu, Leyi Xia, Mingchuan Zhang, Minghua Zhang, Minghui Tang, Meng Li, Miaojun Wang, Mingming Li, Ning Tian, Panpan Huang, Peng Zhang, Qiancheng Wang, Qinyu Chen, Qiushi Du, Ruiqi Ge, Ruisong Zhang, Ruizhe Pan, Runji Wang, R. J. Chen, R. L. Jin, Ruyi Chen, Shanghao Lu, Shangyan Zhou, Shanhuang Chen, Shengfeng Ye, Shiyu Wang, Shuiping Yu, Shunfeng Zhou, Shuting Pan, S. S. Li, Shuang Zhou, Shaoqing Wu, Shengfeng Ye, Tao Yun, Tian Pei, Tianyu Sun, T. Wang, Wangding Zeng, Wanjia Zhao, Wen Liu, Wenfeng Liang, Wenjun Gao, Wenqin Yu, Wentao Zhang, W. L. Xiao, Wei An, Xiaodong Liu, Xiaohan Wang, Xiaokang Chen, Xiaotao Nie, Xin Cheng, Xin Liu, Xin Xie, Xingchao Liu, Xinyu Yang, Xinyuan Li, Xuecheng Su, Xuheng Lin, X. Q. Li, Xiangyue Jin, Xiaojin Shen, Xiaosha Chen, Xiaowen Sun, Xiaoxiang Wang, Xinnan Song, Xinyi Zhou, Xianzu Wang, Xinxia Shan, Y. K. Li, Y. Q. Wang, Y. X. Wei, Yang Zhang, Yanhong Xu, Yao Li, Yao Zhao, Yaofeng Sun, Yaohui Wang, Yi Yu, Yichao Zhang, Yifan Shi, Yiliang Xiong, Ying He, Yishi Piao, Yisong Wang, Yixuan Tan, Yiyang Ma, Yiyuan Liu, Yongqiang Guo, Yuan Ou, Yuduan Wang, Yue Gong, Yuheng Zou, Yujia He, Yunfan Xiong, Yuxiang Luo, Yuxiang You, Yuxuan Liu, Yuyang Zhou, Y. X. Zhu, Yanhong Xu, Yanping Huang, Yaohui Li, Yi Zheng, Yuchen Zhu, Yunxian Ma, Ying Tang, Yukun Zha, Yuting Yan, Z. Z. Ren, Zehui Ren, Zhangli Sha, Zhe Fu, Zhean Xu, Zhenda Xie, Zhengyan Zhang, Zhewen Hao, Zhicheng Ma, Zhigang Yan, Zhiyu Wu, Zihui Gu, Zijia Zhu, Zijun Liu, Zilin Li, Ziwei Xie, Ziyang Song, Zizheng Pan, Zhen Huang, Zhipeng Xu, Zhongyu Zhang, Zhen ZhangJan 22, 20253685

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PDF42November 16, 2024