什么是多模态人工智能(AI)?

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如果您使用过最新的 ChatGPT-4 AI 模型或最新的 Google 搜索引擎,那么您将已经使用过多模态人工智能。然而,就在几年前,如此容易地访问多模态人工智能还只是一个梦想。在本指南中,将更多地解释这项新技术是什么,以及它如何真正彻底改变我们的世界。

专门从事一种形式的数据分析的人工智能技术,可能是基于文本的聊天机器人或图像识别软件,是 单模态学习 。但现在,人工智能可以结合不同形式的数据,如图像、文本、照片、图表、报告等,进行更丰富、更有洞察力的分析。这些人工智能应用是多模态人工智能,已经在我们生活的许多不同领域留下了自己的印记。

例如,在自动驾驶汽车中,多模态人工智能有助于从摄像头、激光雷达和雷达收集数据,并将它们结合起来,以获得更好的态势感知能力。在医疗保健领域,人工智能可以将文本医疗记录与成像数据相结合,以实现更准确的诊断。在 ChatGPT-4 等对话代理中,多模态 AI 可以解释文本和语气,以提供更细致的响应。

多模态人工智能

  • 单模态学习:仅处理一种类型的输入。
  • 多模态学习:可以处理多种类型的输入,如文本、音频和图像。

较旧的机器学习模型是单模态的,这意味着它们只能处理一种类型的输入。例如,基于文本的模型(如 Transformer 架构)只关注文本数据。同样,卷积神经网络 (CNN) 适用于图像等视觉数据。

您可以尝试的多模态 AI 技术的一个领域是 OpenAI 的 ChatGPT。现在能够解释来自文本、文件和图像的输入。另一个是谷歌的多模式搜索引擎。从本质上讲,多模态人工智能 (AI) 系统旨在理解、解释和集成多种形式的数据,无论是文本、图像、音频,甚至是视频。这种通用方法增强了 AI 的上下文理解,从而使其输出更加准确。

这里的局限性是显而易见的,这些模型无法自然地处理输入的混合,例如音频和文本。例如,您可能有一个对话模型,该模型可以理解文本,但无法解释音频中捕获的语气或语调,从而导致误解。

相比之下,多模态学习旨在构建可以处理各种类型输入并可能创建统一表示的模型。这种统一是有益的,因为从一种模态学习可以提高模型在另一种模态上的性能。想象一下,在书籍和随附的有声读物上训练的语言模型;通过将文本与口语的语气对齐,它可能会更好地理解情绪或上下文。

另一个显著的特点是能够生成通用响应,而不管输入类型如何。实际上,这意味着人工智能系统可以理解查询,无论它是作为文本输入的,大声朗读,还是通过一系列图像传达。这对可访问性、用户体验和更强大系统的开发具有深远的影响。让我们更深入地研究机器学习模型中多模态学习的各个方面,该子领域因其多功能应用和改进的性能指标而备受关注。多模态人工智能的关键方面包括:

  • 数据类型:包括文本、图像、音频、视频等。
  • 专用网络:利用专用神经网络,如卷积神经网络 (CNN) 处理图像,将递归神经网络 (RNN) 或转换器用于文本。
  • 数据融合:通过融合技术(如串联、注意力机制等)集成不同的数据类型。

简而言之,集成多种数据类型可以对复杂情况进行更细致的解释。想象一下,在医疗保健场景中,文本医疗报告可能模棱两可。再加上X射线图像,人工智能系统可以得出更明确的诊断。因此,为了增强您对 AI 应用程序的体验,多模态系统通过合并不同的数据块来提供整体画面。

在多模态架构中,不同的模块或神经网络通常专门用于处理特定类型的数据。例如,卷积神经网络 (CNN) 可用于图像处理,而递归神经网络 (RNN) 或 Transformer 可用于文本。然后,这些专门的网络可以通过各种融合技术(如串联、注意力机制或更复杂的操作)进行组合,以生成统一的表示。

如果您好奇这些系统是如何工作的,它们通常采用为每种数据类型设计的专用网络的混合。例如,CNN 处理图像数据以提取相关特征,而 Transformer 可以处理文本数据以理解其语义含义。然后,这些孤立的特征被融合在一起,以创建一个整体表示,以捕捉多方面输入的本质。

融合技术:

  • 串联:简单地将来自不同模态的特征在一起。
  • 注意力机制:权衡不同模态特征的重要性。
  • 混合架构:在处理过程中动态集成功能的更复杂的操作。

简化类比

管弦乐队的类比:将多模态 AI 想象成一个管弦乐队。在传统的单模态 AI 模型中,就好像你只听一种乐器——比如小提琴。这很美,但有限。采用多模态方法,就像让整个管弦乐队(小提琴、长笛、鼓等)和谐地演奏。每种乐器(或数据类型)都有其独特的声音(或洞察力),当它们结合在一起时,它们会创造出更丰富、更完整的音乐体验(或分析)。

瑞士军刀类比:传统的单模态 AI 模型就像一把刀,只有一种工具——用于切割的刀片。多模态人工智能就像一把瑞士军刀,配备了用于不同任务的各种工具——剪刀、螺丝刀、镊子等。正如您可以使用瑞士军刀解决更广泛的问题一样,多模态 AI 可以通过利用多种类型的数据来处理更复杂的查询。

实际应用

为了让您了解其巨大的潜力,让我们深入研究一些应用:

  • 自动驾驶汽车:传感器融合利用来自摄像头、激光雷达和雷达的数据来提供详尽的态势感知。
  • 医疗保健:文本医疗记录可以辅以成像数据,以实现更彻底的诊断。
  • 电子商务:推荐系统可以结合用户文本评论和产品图片,以增强推荐。

Google 凭借其在搜索算法中的多模态功能,利用文本和图像为您提供一组更完整的搜索结果。同样,特斯拉擅长在其自动驾驶汽车中实现多模态传感器融合,捕捉汽车周围环境的 360 度视图。

多模态学习的重要性主要在于它能够在不同的输入中生成共同的表示。例如,在医疗保健应用中,多模态模型可能会将患者对症状的口头描述与医学成像数据保持一致,以提供更准确的诊断。这些对齐的表示使模型能够更全面地理解主题,利用来自不同模态的互补信息来获得更全面的视图。

多模态人工智能具有巨大的前景,但也需要持续的研究来解决数据对齐和模态不平衡等挑战。然而,随着深度学习和数据科学的进步,该领域有望实现显着增长。
所以你有它,一个全面而易于理解的多模态人工智能需要什么的视图。凭借集成多种数据类型的能力,这项技术有望在未来实现人工智能不仅智能,而且具有洞察力和上下文感知能力。

多模态人工智能 (AI) 摘要:

  • 单模态学习:仅处理一种类型的输入。
  • 多模态学习:可以处理多种类型的输入,如文本、音频和图像。
  • 跨模态的好处:从一种模式中学习可以提高另一种模式的表现。
  • 常见响应:无论输入类型如何,都能够生成统一的输出。
  • 通用表示:多模式方法的核心,允许全面理解不同的数据类型。

多模态学习为机器学习提供了一种不断发展的细致入微的方法。通过在一系列输入中培养通用表示,这些模型正在推动人工智能可以感知、解释和采取行动的界限。

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