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arXiv:2103.00020

Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision

Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision

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🏛 フィジカルAI 必読論文被引用 54,206基盤技術(ロボット基盤モデルが依拠)
この論文は、自然言語の監督信号を用いて視覚モデルを学習する手法CLIP(Contrastive Language-Image Pre-training)を提案した。従来の画像認識モデルは、人手でラベル付けされた固定カテゴリのデータセットで学習され、そのカテゴリにしか適用できなかった。CLIPは、インターネットから収集した大規模な画像とテキストのペアを用いて、画像とテキストの埋め込みを共通の空間に整列させることで、事前学習済みモデルが任意の視覚カテゴリを自然言語の記述から認識できるようにした。具体的には、画像エンコーダとテキストエンコーダを並列に学習し、バッチ内の正しい画像・テキストペアの類似度を高め、誤ったペアの類似度を低くする対照学習(contrastive learning)を用いる。このとき、画像とテキストの埋め込みをL2正規化し、内積を類似度として、温度付きソフトマックス損失で最適化する。学習後は、任意のカテゴリ名をテキストとして与え、画像との類似度を計算することでゼロショット分類が可能になる。この手法の画期的な点は、ラベル付きデータを必要とせず、自然言語という柔軟な監督信号を利用することで、モデルが学習時に見たことのないカテゴリやタスクにも汎化できることである。従来の固定ラベル分類では、カテゴリ数が増えるたびに再学習が必要だったが、CLIPはテキストを入力として扱うため、カテゴリの追加が容易で、画像とテキストの関係性を学習することで、視覚的概念と言語的概念の対応を獲得した。これは、ロボットやフィジカルAIの分野に大きな影響を与えた。ロボットは環境を認識する際、事前に定義された物体カテゴリだけでなく、ユーザーが指示する任意の物体や状態を理解する必要がある。CLIPは、ロボットの視覚知覚に自然言語を橋渡しする基盤モデルとして機能し、例えば「赤いマグカップ」や「机の上の本」といった言語指示を直接画像特徴と対応付けることを可能にした。さらに、CLIPの埋め込みは、ロボットの行動学習(VLA: Vision-Language-Actionモデル)の視覚エンコーダとして利用され、言語条件付きのポリシー学習や、物体操作タスクにおける目標指定に活用されている。また、CLIPは制御タスクにおいて、報酬関数の設計や状態表現の獲得にも応用され、シミュレーションから実環境への転移を促進する。このように、CLIPは視覚と言語を統合する基盤を提供し、ロボットが人間の指示を理解し、柔軟に環境と相互作用するための重要な構成要素となった。

※ 解説はAIが生成。被引用数はOpenAlex由来(取得できた論文のみ表示)。詳細は原論文をご確認ください。

著者: Alec Radford, Jong Wook Kim, Chris Hallacy, A. Ramesh, Gabriel Goh, S. Agarwal, G. Sastry, Amanda Askell, Pamela Mishkin, Jack Clark, Gretchen Krueger, I. Sutskever

分類: landmark

原文アブストラクト

State-of-the-art computer vision systems are trained to predict a fixed set of predetermined object categories. This restricted form of supervision limits their generality and usability since additional labeled data is needed to specify any other visual concept. Learning directly from raw text about images is a promising alternative which leverages a much broader source of supervision. We demonstrate that the simple pre-training task of predicting which caption goes with which image is an efficient and scalable way to learn SOTA image representations from scratch on a dataset of 400 million (image, text) pairs collected from the internet. After pre-training, natural language is used to reference learned visual concepts (or describe new ones) enabling zero-shot transfer of the model to downstream tasks. We study the performance of this approach by benchmarking on over 30 different existing computer vision datasets, spanning tasks such as OCR, action recognition in videos, geo-localization, and many types of fine-grained object classification. The model transfers non-trivially to most tasks and is often competitive with a fully supervised baseline without the need for any dataset specific training. For instance, we match the accuracy of the original ResNet-50 on ImageNet zero-shot without needing to use any of the 1.28 million training examples it was trained on. We release our code and pre-trained model weights at https://github.com/OpenAI/CLIP.

関連論文基盤技術(ロボット基盤モデルが依拠)