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苹果新品热度未消,AI功能遇冷,计算机视觉领域痛点待解?

苹果新品发售的热度还没消退,大家都在讨论新手机的硬件进化。

苹果在 AI 领域的表现依旧平平,缺乏突破性的产品,其 Apple Intelligence 服务在中国市场推出遥遥无期。

近期苹果公司人工智能部门与硬件部门的人才纷纷离职,这些情况累积起来,让苹果的前景显得不太明朗。

尽管苹果在大型模型方面经常表现不佳,但有一个不温不火的事实:苹果在计算机视觉方面的智能探索是其一直以来的优势。

开发涉及图像、视频和三维的巨型模型时,面临一个突出的难题。图像、视频和三维属于不同的视觉类型,它们各自拥有独特的数据规格和表达形式,研究过程中几乎必须单独应对,导致视觉模型被分割成三个彼此隔离的学术分支,阻碍了视觉领域的整体化发展。

不过大型语言模型凭借一致性的词汇切分方法,已经证明了自己具有出色的适应本领。

但是,视觉人工智能领域目前仍存在明显分割,各类任务与数据类型需要特定的处理工具:针对图像、视频及三维资源,通常要采用各自独立的解析系统,这些系统往往只专注于 高清复原 或 意义解析 中的单一目标,很少能同时兼顾两者。

为此,苹果公司研究团队开发了ATOKEN,这是一种面向视觉领域的通用标记方案,旨在突破现有瓶颈,成为首个能跨多种核心视觉类型执行整合化分析的解析工具,并且能够平衡图像复原效果与概念阐释能力。

这一发现表明,朝着研发具备普遍性与扩展性的图像表示,实现了关键性进展。

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AToken 是一种新型视觉分词器,它能在图像、视频以及三维资产上同时完成高保真重建和语义理解。不同于以往那些只针对单一类型数据、只擅长重建或理解的分词器,AToken 将各种视觉信息编码到一个共享的四维潜在空间里,在同一个体系下整合了不同任务和模态。

详细来说,研究团队运用了 纯粹的 Transformer 架构,并运用 四维旋转位置编码 来应对各种分辨率和时长的视觉数据。为了保障训练过程的平稳性,研究团队设计了一种 非对抗性的训练指标,将感知误差和 Gram 矩阵误差融合在一起,从而达成了当前最优秀的重建水准。此外,借助逐步式练习,AToken 先从单个画面开始,再扩展到动态影像和立体模型,并且能够兼容接连与分离的隐含标记。

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ATOKEN 对图像、视频以及三维物体都采用了同样的分词方法,借助一个通用的四维表达方式,能够兼顾高保真度的重建和语义层面的解析工作。

核心创新:统一四维表示

ATOKEN 的主要突破体现在构建了一个公共的稀疏四维潜在结构,用以表示所有视觉模态,具体表现为特征与位置组合的集合形式,

在这种表示下:

这种稀疏表达方式可以灵活应对各种不同的图像尺寸和动态时长,在同一个系统框架里就能直接处理多种视觉数据类型。根据这种通用的底层特征编码,该系统会输出两种不同的映射结果:z_r主要用于图像复原工作,z_s则用来分析场景含义,同时还可以根据需要采用有限标量压缩技术进行特征离散化处理。

Transformer 架构

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ATOKEN 架构运用了稀疏结构的Transformer编码器与解码器,它运用了四维RoPE定位技术,采用了非对抗性的训练方法,并且以重建和理解作为双重目标进行优化。

ATOKEN 采用纯 Transformer 架构,不再使用传统的卷积方法,该系统运用:

渐进式训练

四阶段逐步递进的训练计划,持续提升模型性能,同时证实多模态学习不但不会降低单一模态表现,还能使其更优。

ATOKEN 采用了精心设计的四阶段训练课程:

这种逐步深入的训练方式表明一个重要发现:采用多种形式的数据进行训练,能够提升而不是降低单一类型数据的处理效果,这种情况与以往在处理多个学习目标时普遍存在的“不同任务间相互影响”的观点大相径庭。

实验结果与性能

ATOKEN 在众多评估标准中均展现出 显著优势或突出水平,其综合表现 达到了 市场顶尖水准,并且 具备 强劲的竞争优势

图像分词(Image Tokenization)

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ATOKEN 即使压缩比例非常高,依然能够实现高品质的图像复原,能够保留图像中的精细纹理,细节信息,以及文字的清晰程度。

视频处理(Video Processing)

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视频重建在时间上与专用方法表现一致,运动方面同样流畅自然,并且能够处理任意时长的视频片段。

三维资产处理(3D Asset Handling)

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图 7:三维建模在色调统一性方面表现更佳,这是源于 ATOKEN 从图像及视频训练中习得的跨领域色调认知技能。

AToken在下游应用中,既能用于制作任务,比如连续和离散符号的图画创作、文字转影片、图像变立体模型,也能用于解析任务,例如多类型大语言模型,并且各种评估测试中展现了相当不错的成果

这些发现表明,运用综合视觉解析的下一代跨模态人工智能技术正逐步变为可能。

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