能看圖會(huì)說話的AI，表現(xiàn)還超過了人類？最近，Azure悄然上線了一個(gè)新的人工智能服務(wù)，能精準(zhǔn)的說出圖片中的內(nèi)容。而背后的視覺詞表技術(shù)，更是超越了基于Transformer的前輩們，拿到nocaps挑戰(zhàn)賽冠軍。

有沒有發(fā)現(xiàn)，搜索出來的圖片有時(shí)相關(guān)性很差？

現(xiàn)在很多搜索引擎都是基于圖片的文本標(biāo)簽，但是我們的世界每天產(chǎn)生不計(jì)其數(shù)的照片，很多都沒有標(biāo)記直接傳到了網(wǎng)上，給圖片搜索帶來了很多混亂。

如果系統(tǒng)能自動(dòng)給圖片加上精準(zhǔn)的描述，圖像搜索的效率將大為提高。

看圖說話的AI：基于模板和Transformer都不盡如人意

看圖說話（或者叫圖像描述），近年來受到了很多關(guān)注，它可以自動(dòng)生成圖片描述。但是目前無論是學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界，做的效果都差強(qiáng)人意。

看圖說話系統(tǒng)一方面需要計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行圖像的識(shí)別，另一方面需要自然語言來描述識(shí)別到的物體。帶標(biāo)簽的圖片可以針對(duì)性訓(xùn)練，那如果出現(xiàn)了從未標(biāo)注的新物體，系統(tǒng)是不是就失效了？

這個(gè)問題困擾了人們很久，即描述清楚一個(gè)新出現(xiàn)的東西。

人工智能領(lǐng)域驗(yàn)證一個(gè)模型的好壞，通常會(huì)用一個(gè)基準(zhǔn)測試。比如NLP方向會(huì)用GLUE、SuperGLUE等，圖像識(shí)別會(huì)用ImageNet等。

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為了測試模型能否在沒有訓(xùn)練數(shù)據(jù)的情況下完成看圖說話，nocaps應(yīng)運(yùn)而生。nocaps可以衡量模型能否準(zhǔn)確描述未出現(xiàn)過的物體。

傳統(tǒng)的看圖說話方法主要有兩種：一種是模板生成，一種是基于 Transformer 的圖像文本交互預(yù)訓(xùn)練。

模板生成方法，在簡單場景下可以使用，但無法捕捉深層次的圖像文本關(guān)系，而基于Transformer的模型又需要海量的標(biāo)注數(shù)據(jù)，所以不適合nocaps。

為解決這些問題，微軟認(rèn)知服務(wù)團(tuán)隊(duì)的研究人員提出了一種名為視覺詞表預(yù)訓(xùn)練（Visual Vocabulary Pre-training，簡稱VIVO）的解決方案。

無需配對(duì)圖文數(shù)據(jù)，VIVO看圖說話奪冠nocaps首次超越人類

VIVO可以在沒有文本標(biāo)簽的數(shù)據(jù)上進(jìn)行文本和圖像的多模態(tài)預(yù)訓(xùn)練，擺脫了對(duì)配對(duì)圖文數(shù)據(jù)的依賴，可以直接利用ImageNet等數(shù)據(jù)集的類別標(biāo)簽。借助VIVO，模型可以學(xué)習(xí)到物體的視覺外表和語義之間的關(guān)系，建立視覺詞表。

這個(gè)視覺詞表是啥呢？其實(shí)就是一個(gè)圖像和文本的聯(lián)合特征空間，在這個(gè)特征空間中，語義相近的詞會(huì)聚類到一起，如金毛和牧羊犬，手風(fēng)琴和樂器等。

預(yù)訓(xùn)練建好詞表后，模型只需在有少量共同物體的配對(duì)圖文的數(shù)據(jù)上進(jìn)行微調(diào)，模型就能自動(dòng)生成通用的模板語句，使用時(shí)，即使出現(xiàn)沒見過的詞，也能從容應(yīng)對(duì)，相當(dāng)于把圖片和描述的各部分解耦了。

所以VIVO既能利用預(yù)訓(xùn)練強(qiáng)大的物體識(shí)別能力，也能夠利用模板的通用性，從而應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的物體。

Azure AI 認(rèn)知服務(wù)首席技術(shù)官黃學(xué)東解釋說，視覺詞表的預(yù)訓(xùn)練類似于讓孩子們先用一本圖畫書來閱讀，這本圖畫書將單個(gè)單詞與圖像聯(lián)系起來，比如一個(gè)蘋果的圖片下面有個(gè)單詞apple，一只貓的圖片下面有個(gè)單詞cat。

視覺詞表的預(yù)訓(xùn)練本質(zhì)上就是訓(xùn)練系統(tǒng)完成這種動(dòng)作記憶。

目前，VIVO 在 nocaps 挑戰(zhàn)中取得了 SOTA效果，并首次超越人類表現(xiàn)。

VIVO取得成功可不僅僅是挑戰(zhàn)賽的SOTA，目前已經(jīng)有了實(shí)際應(yīng)用。

看圖說話SOTA已上線，AI不能一直處于灰色的迭代

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，各年齡段視力受損的人數(shù)估計(jì)有2.85億人，其中3900萬人是盲人。

實(shí)力受損的用戶想要獲取圖片和視頻中的信息，就要依靠自動(dòng)生成的圖片描述或字幕（或者進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為語音），他們非常相信這些自動(dòng)生成的描述，不管字幕是否有意義。

「理想情況下，每個(gè)人都應(yīng)該在文檔、網(wǎng)絡(luò)、社交媒體中給圖片添加描述，因?yàn)檫@樣可以讓盲人訪問內(nèi)容并參與對(duì)話。」但是，這很不現(xiàn)實(shí)，很多圖片都沒有對(duì)應(yīng)的文本。

Azure AI 認(rèn)知服務(wù)公司首席技術(shù)官黃學(xué)東說: 「看圖說話是計(jì)算機(jī)視覺的核心能力之一，可以提供廣泛的服務(wù)」。

現(xiàn)在VIVO看圖說話的能力已經(jīng)集成到了Azure AI中，任何人都可以將它集成到自己的視覺AI應(yīng)用中。

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黃學(xué)東認(rèn)為， 把VIVO的突破帶到 Azure 上，為更廣泛的客戶群服務(wù)，不僅是研究上的突破，更重要的是將這一突破轉(zhuǎn)化為 Azure 上的產(chǎn)品所花費(fèi)的時(shí)間。

基于VIVO的小程序Seeing AI在蘋果應(yīng)用商店已經(jīng)可以使用了，Azure也已經(jīng)上線了免費(fèi)API，供盲人或者視障人士免費(fèi)使用。如果再加上Azure的翻譯服務(wù)，看圖說話可以支持80多種語言。

的確，有太多的實(shí)驗(yàn)室SOTA技術(shù)倒在了灰色的不斷迭代中，沒能完成它最初的使命。

看圖說話只是認(rèn)知智能的一小步，受古登堡印刷機(jī)啟發(fā)開創(chuàng)新魔法

近年來，微軟一直在尋求超越現(xiàn)有技術(shù)的人工智能。

作為 Azure 認(rèn)知服務(wù)的首席技術(shù)官，黃學(xué)東所在的團(tuán)隊(duì)一直在探索，如何更全面、更人性化地來學(xué)習(xí)和理解這個(gè)世界。

他認(rèn)為要想獲得更好的認(rèn)知能力，三個(gè)要素至關(guān)重要，單語言文本（X）、音頻或視覺等感覺信號(hào)（Y）和多語言（Z）。

在這三者的交匯處，有一種新魔法ーー XYZ-Code，可以創(chuàng)造出更強(qiáng)大的人工智能，能夠更好地聽、說、看和理解人類。

「我們相信 XYZ-Code正在實(shí)現(xiàn)我們的長期愿景: 跨領(lǐng)域、跨模式和跨語言學(xué)習(xí)。我們的目標(biāo)是建立預(yù)先訓(xùn)練好的模型，這些模型可以學(xué)習(xí)大范圍的下游人工智能任務(wù)的表示，就像今天人類所做的那樣。」

黃學(xué)東團(tuán)隊(duì)從德國發(fā)明家約翰內(nèi)斯·古登堡那里獲得靈感，他在1440年發(fā)明了印刷機(jī)，使人類能夠快速、大量地分享知識(shí)。作為歷史上最重要的發(fā)明之一，古登堡的印刷機(jī)徹底改變了社會(huì)進(jìn)化的方式。

古登堡和他發(fā)明的印刷機(jī)

在今天的數(shù)字時(shí)代，認(rèn)知智能的愿景也是開發(fā)一種能夠像人一樣學(xué)習(xí)和推理的技術(shù)，對(duì)各種情況和意圖做出精準(zhǔn)推斷，進(jìn)而做出合理的決策。

在過去的五年里，我們已經(jīng)在人工智能的很多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了人類的平等地位，包括語音識(shí)別對(duì)話、機(jī)器翻譯、問答對(duì)話、機(jī)器閱讀理解和看圖說話。

這五個(gè)突破讓我們更有信心實(shí)現(xiàn)人工智能的飛躍，XYZ-Code將成為多感官和多語言學(xué)習(xí)的重要組成部分，最終讓人工智能更像人類。

正如古登堡的印刷機(jī)革命性地改變了通信的過程，認(rèn)知智能將幫助我們實(shí)現(xiàn)人工智能的偉大復(fù)興。

看圖說話體驗(yàn)鏈接：

https://apps.apple.com/us/app/seeing-ai/id999062298