MVoT – 微软联合剑桥和中科院推出的多模态推理可视化框架-爱论文

MVoT是什么

MVoT（Multimodal Visualization-of-Thought）是微软研究院、剑桥大学语言技术实验室、中国科学院自动化研究所推出的新型多模态推理范式，基于生成图像可视化推理痕迹增强多模态大语言模型（MLLMs）在复杂空间推理任务中的表现。MVoT模仿人类在思考时同时使用语言和图像的机制，让模型在推理过程中生成文字和图像的交错推理痕迹，更直观地表达推理过程。MVoT基于引入token discrepancy loss解决自回归MLLMs中语言和视觉嵌入空间之间的不一致性问题，显著提高生成图像的质量和推理的准确性。

MVoT的主要功能

生成视觉推理痕迹：生成图像形式的推理过程，帮助模型更好地理解和表达空间推理任务中的逻辑和变化。提升推理准确性：基于视觉化推理痕迹，更准确地捕捉空间布局和视觉模式，提高模型在复杂空间推理任务中的表现。增强模型可解释性：MVoT生成的视觉推理痕迹为模型的推理过程提供直观的解释，让用户能更清楚地理解模型是如何得出结论的。提高推理鲁棒性：在复杂环境中，MVoT表现出更好的稳定性和适应性，更有效地处理环境复杂性和动态变化。

MVoT的技术原理

多模态推理范式：基于生成图像可视化推理痕迹，让模型在推理过程中用语言和图像两种模态。这种范式类似于人类在思考时同时使用语言和图像的机制，更自然地表达复杂的推理过程。Token Discrepancy Loss：为解决自回归MLLMs中语言和视觉嵌入空间之间的不一致性问题，引入token discrepancy loss。基于最小化预测和标签在视觉嵌入空间中的差异，提高生成图像的质量和视觉连贯性。交错推理痕迹：在推理过程中生成交错的文本和图像推理痕迹。每个推理步骤包含文字描述，还包含对应的图像可视化，让模型更全面地表达推理过程。训练策略：基于在多模态输入和对应的输出标签上进行训练，让模型学会生成交错的推理痕迹。训练数据包括多模态输入、推理过程中的语言和图像序列，及最终答案。让模型更好地理解和生成多模态推理过程。递归生成：在推理过程中，递归地生成多模态推理痕迹，基于前一步生成的图像和文本继续推理。递归生成方式能更自然地模拟人类的推理过程，避免在图像描述中引入的潜在错误。

MVoT的项目地址

arXiv技术论文：https://arxiv.org/pdf/2501.07542

MVoT的应用场景

机器人导航与路径规划：在复杂环境中，帮助机器人生成视觉推理痕迹，动态更新环境地图，预测路径上的障碍物和目标位置。自动驾驶与交通场景理解：自动驾驶系统生成交通场景的视觉推理痕迹，帮助系统更准确地预测交通动态，提高决策的准确性和安全性。智能教育与学习辅助：在教育领域，生成问题解决过程的视觉化推理痕迹，帮助学生更直观地理解问题的解决步骤，增强学习效果。医疗影像分析与诊断：医学影像生成影像分析的视觉推理痕迹，辅助医生更准确地识别病变位置和范围，提高诊断的准确性和效率。虚拟现实与增强现实中的交互：在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用中，生成用户交互过程的视觉推理痕迹，帮助系统更好地理解用户的意图和动作，提供更自然和流畅的交互体验。