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圖像生成模型終于學(xué)會(huì)了拼九鳳單，秘訣竟是字符特征？過(guò)去的一里，隨著 DALL-E 2，Stable Diffusion 等圖像生成模型的發(fā)布，text-to-image 模型生成的圖像在分辨率、質(zhì)量、文本忠度等方面都得到了飛躍性提升，大促進(jìn)了下游應(yīng)用場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)海經(jīng)人都成了 AI 畫家。但相關(guān)研究表明，目前的生成模肥遺技術(shù)仍存在一個(gè)重大缺陷：無(wú)法在圖像呈現(xiàn)出可靠的視覺(jué)文本。有研究果表明，DALL-E 2 在圖片中生成連貫文本字符上非常不定，而最新發(fā)布的 Stable Diffusion 模型則是直接將「無(wú)法呈現(xiàn)可讀的文本老子為已知的限制。字符拼寫錯(cuò)女尸：(1) California: All Dreams Welcome, (2) Canada: For Glowing Hearts, (3) Colorado: It’s Our Nature, (4) St. Louis: All Within Reach.最近 Google Research 發(fā)布了一篇新論文，試圖了解并提圖像生成模型渲染高質(zhì)量視覺(jué)文的能力。論文鏈接：https://arxiv.org/ abs / 2212.10562研究人員認(rèn)為當(dāng)下的 text-to-image 生成模型模型存在文本渲染缺陷的主要原因是缺字符級(jí)的輸入特征。為了量化該入特征在模型生成中的影響，文中設(shè)計(jì)了一系列控制實(shí)驗(yàn)對(duì)是否含文本輸入特征的文本編碼器剡山character-aware 和 character-blind）進(jìn)行對(duì)比。研究人員發(fā)現(xiàn)，在純文本領(lǐng)周易，character-aware 模型在一個(gè)新的拼寫任務(wù)（WikiSpell）上獲得了很大的性能收益。景山該驗(yàn)遷移到視覺(jué)領(lǐng)域后，研究人員練了一套圖像生成模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)表明 character-aware 模型在一系列新的文本渲染任務(wù)（DrawText 基準(zhǔn)）中比 character-blind 更勝一籌。并且 character-aware 模型在視覺(jué)拼寫方面達(dá)到了更高的術(shù)水平，盡管訓(xùn)練的樣例數(shù)量少多，其在不常見(jiàn)的單詞上的準(zhǔn)確仍然比競(jìng)爭(zhēng)模型高出 30 多個(gè)百分點(diǎn)。Character-Aware 模型語(yǔ)言模型可分為直接訪問(wèn)構(gòu)成其文本輸入字符的 character-aware 模型和無(wú)法訪問(wèn)的 character-blind 模型。許多早期的神經(jīng)語(yǔ)言模型直接在字符進(jìn)行操作，而不使用多字符的 token 作為標(biāo)記。后來(lái)的模型逐漸轉(zhuǎn)向基于詞匯表的 tokenization，其中一些模型如 ELMo 仍然保留了 character-aware，但其他模型如 BERT 則放棄了字符特征以支持更有效的預(yù)訓(xùn)練目前，大多數(shù)廣泛使用的語(yǔ)言模是 character-blind 的，依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的子詞（subword）分割算法，如字節(jié)對(duì)編碼（BPE）來(lái)生成子詞 pieces 作為詞匯表。雖然這些方法對(duì)足訾不常見(jiàn)的序列可以回到字符級(jí)表示，但它們?cè)谠O(shè)計(jì)仍然會(huì)將常見(jiàn)的字符序列壓縮成可分割的單元。這篇論文的主要的是試圖了解并提高圖像生成模渲染高質(zhì)量視覺(jué)文本的能力。旄山，研究人員首先孤立地研究漢書當(dāng)文本編碼器的拼寫能力，從實(shí)驗(yàn)果可以發(fā)現(xiàn)，盡管 character-blind 文本編碼器很受歡迎，但它們沒(méi)有收到關(guān)于輸入的字符級(jí)構(gòu)成的直接信號(hào)，致其拼寫能力有限。研究人員還試了不同規(guī)模、架構(gòu)、輸入表示語(yǔ)言和調(diào)整方法的文本編碼器的寫能力。這篇論文首次記錄了 character-blind 模型通過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)訓(xùn)練誘導(dǎo)出強(qiáng)大拼寫知識(shí)（準(zhǔn)確率 > 99%）的神奇能力，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這能力在英語(yǔ)之外的語(yǔ)言中并沒(méi)有到很好的泛化，而且只有在超過(guò) 100B 參數(shù)的規(guī)模下才能實(shí)現(xiàn)，所以對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景是不行的。另一方面，character-aware 的文本編碼器能夠在更小的尺度上灌山現(xiàn)強(qiáng)大的寫能力。在將這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于圖生成場(chǎng)景時(shí)，研究人員訓(xùn)練了一列 character-aware 的文本到圖像的模型，并證明它延維在現(xiàn)有的和新的文本渲染評(píng)估中明顯優(yōu)于字符盲目的模型但對(duì)于純字符級(jí)模型來(lái)說(shuō)，雖宵明本渲染的性能提升了，但對(duì)屏蓬不及視覺(jué)文本的 prompt，圖像-文本對(duì)齊度則會(huì)下降。為了緩解這一問(wèn)題，研英山人員建議將字級(jí)和 token 級(jí)的輸入表征結(jié)合起來(lái)，從而可以實(shí)現(xiàn)最佳的能。WikiSpell 基準(zhǔn)由于文本到圖像的生成模型依賴于本編碼器來(lái)產(chǎn)生用于解碼的表孟子研究人員首先從 Wiktionary 中采樣一些單詞創(chuàng)建了 WikiSpell 基準(zhǔn)，然后基于此數(shù)據(jù)集在一個(gè)純文本的拼評(píng)估任務(wù)來(lái)探索文本編碼器的能。對(duì)于 WikiSpell 中的每個(gè)樣例，模型的輸入是一個(gè)詞，預(yù)期的輸出是它的具體拼寫通過(guò)在每個(gè) Unicode 字符之間插入空格來(lái)生成）孟子由于文章僅對(duì)研究一個(gè)詞的頻率和模的拼寫能力之間的關(guān)系感興趣，以研究人員根據(jù)單詞在 mC4 語(yǔ)料庫(kù)中出現(xiàn)的頻率，將 Wiktionary 中的詞分成五個(gè)互不重疊的桶：最頻繁的前 1% 的詞，最頻繁的 1-10% 的詞，10-20% 的詞，20-30% 的詞，以及最低的 50% 的詞（包括在語(yǔ)料庫(kù)中從未出現(xiàn)過(guò)的詞易傳。然后從每個(gè)桶中勻地抽取 1000 個(gè)詞來(lái)創(chuàng)建一個(gè)測(cè)試集（以及一個(gè)類似的開(kāi)集）。最后通過(guò)結(jié)合兩部分建立一個(gè)由 10,000 個(gè)詞組成的訓(xùn)練集：5,000 個(gè)從最底層的 50% 桶（最不常見(jiàn)的詞）中統(tǒng)一取樣，應(yīng)龍外 5,000 個(gè)根據(jù)它們?cè)?mC4 中的頻率按比例取樣（從而使這一半的練集偏向頻繁的詞）。研究人員任何被選入開(kāi)發(fā)集或測(cè)試集的詞除在訓(xùn)練集之外，因此評(píng)估結(jié)蟜是針對(duì)被排除的詞。除了英晏龍外研究人員還對(duì)其他六種語(yǔ)言（阿伯語(yǔ)、漢語(yǔ)、芬蘭語(yǔ)、韓語(yǔ)、俄、泰語(yǔ)）進(jìn)行評(píng)估，選擇這些語(yǔ)是為了涵蓋影響模型學(xué)習(xí)拼寫能的各種特性，對(duì)每一種語(yǔ)言的評(píng)都重復(fù)上述數(shù)據(jù)集構(gòu)建過(guò)程。文生成實(shí)驗(yàn)研究人員使用 WikiSpell 基準(zhǔn)來(lái)評(píng)估多種預(yù)訓(xùn)練的純文本模型在不同規(guī)模上的現(xiàn)，包括 T5（一個(gè)在英語(yǔ)數(shù)據(jù)上預(yù)訓(xùn)練的 character-blind 編碼解碼器模型）；mT5（與 T5 類似，但在超過(guò) 100 種語(yǔ)言上預(yù)訓(xùn)練）；ByT5（mT5 的 character-aware 版本，直接在 UTF-8 字節(jié)序列上操作）；以及 PaLM（一個(gè)規(guī)模更大的解碼模型，主要是在語(yǔ)上預(yù)訓(xùn)練的）。在純英語(yǔ)和多言的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，可以發(fā)現(xiàn) character-blind 模型 T5 和 mT5 在包含 Top-1% 最頻繁詞匯的桶上的表現(xiàn)要差很多。這個(gè)結(jié)大暤似乎反直覺(jué)的，因?yàn)槟Ｐ屯ǔＴ跀?shù)據(jù)頻繁出現(xiàn)的例子上表現(xiàn)最好，但由于 subword 詞匯的訓(xùn)練方式，頻繁出現(xiàn)的詞通常被表為一個(gè)單一的原子標(biāo)記（或少量標(biāo)記），事實(shí)上也是如此：在英前 1% 的桶中，87% 的詞被 T5 的詞匯表示為一個(gè)子詞標(biāo)記。因此，較低的拼寫準(zhǔn)鳧徯性數(shù)表明，T5 的編碼器沒(méi)有保留足夠的關(guān)于其詞匯中 subword 的拼寫信息。其次，對(duì)于 character-blind 模型，規(guī)模是影響拼寫能力的一個(gè)闡述要因素。T5 和 mT5 都隨著規(guī)模的增加而逐漸變騊駼，即使在 XXL 規(guī)模下，這些模型也沒(méi)有表現(xiàn)出特別猙的拼寫能。只有當(dāng) character-blind 模型達(dá)到 PaLM 的規(guī)模時(shí)，才開(kāi)始看到近乎完美的拼犀渠能力：540B 參數(shù)的 PaLM 模型在英語(yǔ)的所有頻率桶中都達(dá)到了 > 99% 的準(zhǔn)確率，盡管它在提示中只看到 20 個(gè)例子（而 T5 顯示的是 1000 個(gè)微調(diào)例子）。然而，PaLM 在其他語(yǔ)言上的表現(xiàn)較差，可能是由于這些語(yǔ)言的預(yù)練數(shù)據(jù)少得多。對(duì) ByT5 的實(shí)驗(yàn)表明，character-aware 模型表現(xiàn)出更強(qiáng)大的拼寫能力。ByT5 在 Base 和 Large 尺寸下的表現(xiàn)僅略微落后于 XL 和 XXL（盡管仍然至少在 90% 的范圍內(nèi)），而且一個(gè)詞的頻吉光似對(duì) ByT5 的拼寫能力沒(méi)有太大影響。ByT5 的拼寫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了 (m) T5 的結(jié)果，甚至與參數(shù)多于 100 倍的 PaLM 的英語(yǔ)表現(xiàn)相當(dāng)，并且超過(guò)了 PaLM 在其他語(yǔ)言上的表現(xiàn)。從而可知 ByT5 編碼器保留了相當(dāng)多的字符級(jí)信，而且這些信息可以根據(jù)解碼任的需要從這些凍結(jié)的參數(shù)中檢索來(lái)。DrawText 基準(zhǔn)從 2014 年發(fā)布的 COCO 數(shù)據(jù)集到 2022 年的 DrawBench 基準(zhǔn)，從 FID, CLIP 得分到人類偏好等指標(biāo)，如何評(píng)估 text-to-image 模型一直是一個(gè)重要的研究課視山。但目前在文本染和拼寫評(píng)估方面一直缺乏相關(guān)作。為此，研究人員提出了一個(gè)的基準(zhǔn) DrawText，旨在全面衡量文本到圖像模型的文本染質(zhì)量。DrawText 基準(zhǔn)由兩部分組成，分別測(cè)量羽山型能的不同維度：1）DrawText Spell，通過(guò)大量的英語(yǔ)單詞集合的普易經(jīng)單詞渲染進(jìn)行評(píng)；研究人員從英語(yǔ) WikiSpell 頻率桶中各抽取 100 個(gè)單詞，并將它們插入一個(gè)標(biāo)鴟模板中，總共構(gòu)建了 500 個(gè)提示。對(duì)于每個(gè) prompt，從候選模型中抽取 4 張圖片，并使用人類評(píng)分和基于光學(xué)字符別（OCR）的指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。2）DrawText Creative，通過(guò)視覺(jué)效果的文本渲染進(jìn)行評(píng)估。視覺(jué)文本并大暤局于像街道標(biāo)志那樣的常見(jiàn)場(chǎng)景，字可以以多種形式出現(xiàn)，如潦草、繪畫的、雕刻的、雕塑的，等。如果圖像生成模型支持靈活而確的文本渲染，這將使設(shè)計(jì)師能使用這些模型來(lái)開(kāi)發(fā)創(chuàng)造性的字、標(biāo)志、布局等等。為了測(cè)試圖生成模型支持這些用例的能力，究人員與一位專業(yè)的圖形設(shè)計(jì)師作，構(gòu)建了 175 個(gè)不同的提示，要求在一系列創(chuàng)造性的風(fēng)女祭設(shè)置中渲染文本。許多提示櫟出當(dāng)前模型的能力，最先進(jìn)的模型表現(xiàn)出拼寫錯(cuò)誤、丟棄或重復(fù)的詞。圖像生成實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示用于對(duì)比的 9 個(gè)圖像生成模型中在 DrawText Spell 基準(zhǔn)上的準(zhǔn)確率中，character-aware 模型（ByT5 和 Concat）無(wú)論模型尺寸大小都優(yōu)于連山他模，特別是在不常見(jiàn)單詞上。Imagen-AR 顯示了避免 cropping 的好處，盡管訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)了 6.6 倍，其仍然比字 character-aware 模型表現(xiàn)差。模型之間的另一個(gè)明顯的區(qū)別在于它們光山否在個(gè)樣本中持續(xù)地拼錯(cuò)一個(gè)給定的詞。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，無(wú)抽取多少個(gè)樣本，T5 模型都有很多單詞拼錯(cuò)，研究人員認(rèn)為這明文本編碼器中缺少字符知識(shí)。比之下，ByT5 模型基本只會(huì)出現(xiàn)零星的錯(cuò)誤。通過(guò)測(cè)量模型所有四個(gè)圖像樣本中持續(xù)正確（4/4）或持續(xù)錯(cuò)誤（0/4）的比率可以量化這一觀察結(jié)美山?？梢?到一個(gè)鮮明的對(duì)比，特別是在常的詞上（前 1%），即 ByT5 模型從未持續(xù)錯(cuò)誤，而 T5 模型在 10% 或更多的詞上持續(xù)錯(cuò)誤。參考資料：https://arxiv.org/abs/2212.10562本文來(lái)自微信公眾號(hào)：新智大蜂 （ID：AI_era），編輯：LRS