視覺語言模型屢屢出現(xiàn)新突破，但ViT仍是圖像編碼器的首選網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

字節(jié)提出新基礎(chǔ)模型——ViTamin，專為視覺語言時代設(shè)計。

在使用相同的數(shù)據(jù)集和訓(xùn)練方案時，ViTamin在ImageNet零樣本準(zhǔn)確率上比ViT提高了2.0%。

此外在分類、檢索、開放詞匯檢測和分割、多模態(tài)大語言模型等60個不同基準(zhǔn)上都表現(xiàn)出了良好的結(jié)果。

當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)展參數(shù)規(guī)模時，ViTamin-XL僅有436M參數(shù)，卻達(dá)到了82.9%的ImageNet零樣本準(zhǔn)確率，超過了擁有十倍參數(shù)（4.4B）的EVA-E。

最終這一成果，入選計算機(jī)視覺頂會CVPR2024。

視覺語言時代新基準(zhǔn)

在視覺語言時代下，如何設(shè)計一個更好可擴(kuò)展的視覺模型？

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在ImageNet時代，新的視覺模型在ImageNet數(shù)據(jù)集得以驗證，也造就了不斷有新的視覺模型涌現(xiàn)。但在視覺語言時代，新的視覺模型鮮為人見。

此外，基于現(xiàn)有常見視覺模型，在面對比ImageNet數(shù)據(jù)規(guī)模還大的情況下表現(xiàn)又是如何？研究團(tuán)隊們測試了幾種常見模型，包括純Transformer的ViT，純卷積網(wǎng)絡(luò)的ConvNeXt，以及混合卷積和Transformer的CoAtNet。

最終在一個公開的數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了系統(tǒng)性的訓(xùn)練和比較，得出了一些關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：

• 第一，模型的擴(kuò)展性：由于可擴(kuò)展的自注意力機(jī)制，ViT能最好地適應(yīng)不同規(guī)模的任務(wù)。
• 第二，數(shù)據(jù)的擴(kuò)展性：隨著訓(xùn)練數(shù)據(jù)的增加，所有模型的性能都有所提升。
• 第三，特征的分辨率：在訓(xùn)練過程中，模型需要理解更廣泛的信息，而不僅僅是簡單的類別標(biāo)簽。因此，提取的特征的分辨率對模型的預(yù)測能力有很大影響。
• 第四，混合架構(gòu)：在一般情況下，CoAtNet表現(xiàn)優(yōu)于其他模型，但將其擴(kuò)展到處理數(shù)十億數(shù)據(jù)可能會有一些挑戰(zhàn)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，研究人員設(shè)計了ViTamin模型。

它采用了三個階段的混合架構(gòu)。前兩個階段使用了輕量級的MBConv Blocks，第三個階段包含了可擴(kuò)展的Transformer Blocks。

具體來說，一張圖片首先經(jīng)過卷積stem處理，得到2倍降采樣的特征圖。

然后，這個特征圖經(jīng)過第一階段，由兩個MBConv-LN Blocks組成，接著經(jīng)過第二階段，由四個MBConv-LN Blocks組成，然后降采樣得到16倍降采樣的二維特征。

接下來，這些特征被展平成一維，并輸入到第三階段，該階段由N_B個TFB-GeGLU Block組成。最后，通過對比圖像特征和語言特征，來學(xué)習(xí)對比損失函數(shù)。

作者們致力于簡單有效的scaling law，只考慮模型的寬度C和模型第三階段的深度N_B，因此在scaling到更大的模型中，通過模型的參數(shù)規(guī)模可以直接反推需要多大的寬度和深度，進(jìn)而實現(xiàn)模型的scaling。

多項SOTA

在零樣本性能上面，研究結(jié)果顯示，ViTamin-L的零樣本ImageNet準(zhǔn)確率比ViT-L/14高出了2.0%。

當(dāng)將特征分辨率增加到576個patch時，ViTamin-L的準(zhǔn)確率進(jìn)一步提高到了81.8%，比之前的ViT-L/14 CLIPA-v2高出了1.5%。在38個數(shù)據(jù)集的平均性能上，ViTamin-L比ViT-H/14模型高出了0.4%，而且參數(shù)數(shù)量只有ViT-H/14的一半。

此外，當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大模型規(guī)模時，參數(shù)量為436M的ViTamin-XL達(dá)到了82.9%的ImageNet零樣本準(zhǔn)確率，超過了4.4B參數(shù)量的EVA-E取得的82.0%。

作者們進(jìn)一步驗證了ViTamin模型對下游任務(wù)而言是個強(qiáng)大的視覺編碼器。

作者們引入了一系列下游任務(wù)，包括開放詞匯檢測和分割，以及多模態(tài)大模型（LMMs）。

ViTamin在開放詞匯檢測任務(wù)OV-LVIS上，相比比ViT-L模型能提高了3.1%。ViTamin在8個開放詞匯分割任務(wù)中，相比ViT-L平均提升了2.6%。

ViTamin能直接遷移到多模態(tài)大模型諸如LLaVA上，并在12個多模態(tài)問答等基準(zhǔn)上表現(xiàn)出色。值得注意的是，ViTamin在7個開放詞匯分割基準(zhǔn)上創(chuàng)造了新SOTA。

在這項工作中，作者們建立了主流視覺模型在視覺語言情境下的評估基準(zhǔn)，并對它們進(jìn)行了重新基準(zhǔn)測試。作者們從數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性、模型可擴(kuò)展性、特征分辨率和混合架構(gòu)四個方面考察了主流的視覺模型。

這四個方面的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)為ViTamin的設(shè)計提供指導(dǎo)，ViTamin模型不僅在零樣本ImageNet準(zhǔn)確率和平均38個數(shù)據(jù)集準(zhǔn)確率方面全面超越ViT，而且在包括開放詞匯檢測和分割以及大型多模態(tài)模型在內(nèi)的22個下游任務(wù)上達(dá)到了最新的技術(shù)水平。

來自智能創(chuàng)作團(tuán)隊

智能創(chuàng)作團(tuán)隊是字節(jié)跳動 AI & 多媒體技術(shù)團(tuán)隊，覆蓋了計算機(jī)視覺、音視頻編輯、特效處理等技術(shù)領(lǐng)域。

他們借助公司豐富的業(yè)務(wù)場景、基礎(chǔ)設(shè)施資源和技術(shù)協(xié)作氛圍，實現(xiàn)了前沿算法 - 工程系統(tǒng) - 產(chǎn)品全鏈路的閉環(huán)，旨在以多種形式為公司內(nèi)部各業(yè)務(wù)提供業(yè)界前沿的內(nèi)容理解、內(nèi)容創(chuàng)作、互動體驗與消費(fèi)的能力和行業(yè)解決方案。

目前，智能創(chuàng)作團(tuán)隊已通過字節(jié)跳動旗下的云服務(wù)平臺火山引擎向企業(yè)開放技術(shù)能力和服務(wù)。更多大模型算法相關(guān)崗位開放中。

論文鏈接：
???https://arxiv.org/pdf/2404.02132.pdf???
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???https://beckschen.github.io/vitamin??

本文轉(zhuǎn)自 量子位 ，作者：量子位

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