【文献阅读】A Comprehensive Review of Multimodal Large Language Models
一、回顾
MLLMs 在语言、图像、视频和音频处理等多模态任务中表现出色。这些模型通过整合多模态信息来增强多模态任务的有效性。
在自然语言处理（NLP）任务中，如文本生成和机器翻译，MLLMs 利用图像、视频和音频提供上下文支持，提升生成文本的准确性和表达性。这些模型还在情感分析和对话系统中表现优异，通过整合多模态信息提高理解和生成能力。
在视觉任务中，MLLMs 显著提升了任务理解、分析和生成能力。通过整合文本描述和图像指令，MLLMs 能够更准确地完成图像分类、目标检测和图像注释等任务。例如，GPT-4V 和 Gemini 等 MLLMs 将图像内容与自然语言描述结合，生成更加生动和精确的注释结果。这些模型还在图像生成方面取得了进展，从文本描述生成图像或实现跨模态图像风格迁移，从而拓宽了这一领域的可能性。同时，由于视频处理的复杂性，这一领域也面临着独特的挑战。然而，MLLMs 的出现推动了语言模型在这一领域的能力发展。像 NExT-GPT 和 Sora 等模型在多模态视频生成方面取得了开创性的进展，通过学习多模态数据生成更加丰富和真实的视频内容。此外，VideoChat 和 Video-LLaVA 等智能视频理解技术的进步显著增强了视频内容的分析和处理能力。这些发展为虚拟现实、视频游戏和教育应用中的用户体验带来了更好的前景。
在音频任务中，MLLMs 为音频处理任务带来了新的技术变革。传统的音频处理通常依赖于单一模态信号处理方法，如语音识别或音频分类，这在处理复杂的多模态数据时具有局限性。MLLMs 通过结合大语言模型（LLMs）与文本和视觉信息，更好地理解和生成与音频相关的内容。例如，在语音生成任务中，MLLMs 可以利用文本和视觉信息生成更自然且与上下文相关的语音输出。在音频理解任务中，这些模型通过结合视觉线索和文本描述，更准确地执行情感识别、音频分类或音频事件检测。此外，MLLMs 在跨模态音频文本翻译、音频配乐生成和多模态情感分析等任务中表现出强大的潜力。这些技术进步不仅提高了音频处理的有效性，还扩展了其在智能家居、虚拟助手、影视制作等现实应用中的场景。
二、MLLM 的基本概念和主要架构
1、定义和基本概念
MLLMs 的核心原理在于不同模态的整合与交互，这显著提高了模型的有效性。这种多模态方法不仅增强了对单一数据类型的理解，还促进了它们之间的更细致的交互，从而扩大了 AI 应用的范围和精度。
2、多模态大语言模型的主要组件
可以分为三个主要组件：多模态输入编码器、特征融合机制和多模态输出解码器。
A、流程实例：
融合多模态特征时，通常不用从头开始训练新模型，而是利用现有的预训练大型模型。虽然预训练的 LLMs主要设计用于处理文本输入，但可通过多种技术将这些模型调整为处理多模态数据。
MLLM在不同领域的表现及其优缺点
三、对比分析MLLM
1. 图像任务
2、视频理解
主流融合方法包括简单的线性层和注意力机制（如QFormer），但也引入了更高的计算开销。一些最新的模型，如LLaVA-NeXT-Video和 Video-LLaMA-2 ，尝试引入更先进的多模态融合模块，如自注意力和交叉注意力。
MLLMs应用于实际场景仍面临诸多挑战：
- 大规模视频数据集的标注质量差异较大，这可能引入噪声并影响模型性能；
- 当前的MLLMs参数量级达到数十亿，导致推理速度较慢，难以满足实时应用的要求；
- 现有的MLLMs对视频中的干扰因素（如光照变化、遮挡和模糊）敏感；
- 缺乏可解释性
3、视频生成
常见的融合方法包括简单的线性层（如Vitron ）和注意力机制（如LWM的Transformer）。
挑战：
- 训练和推理过程需要大量资源，通常需要数百个高端GPU ，这限制了模型的可访问性和实用性；
- 在生成视频的质量和多样性方面，特别是视觉一致性、时间一致性和细节描绘方面，仍有改进的空间。
4、音频任务
当前主流的融合方法包括简单的线性层（如PandaGPT和NeXT-GPT中使用的）和注意力机制（如Video-LLaMA和BuboGPT的QFormer结构中使用的）。与线性层相比，注意力机制可以捕捉更复杂的跨模态交互，但也会带来更高的计算成本。
挑战：
在嘈杂环境或不同口音下，它们的性能可能显著下降。
