芝能智芯出品

視覺語言模型（VLM）正成為人工智能發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通過將大語言模型（LLM）與視覺編碼器相結(jié)合，VLM 不再局限于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺的封閉任務(wù)框架，而是能以自然語言為接口，對(duì)圖像、視頻和文本進(jìn)行深度理解和靈活生成。

這擴(kuò)展了AI的適用范圍，我們將從VLM的基本架構(gòu)與工作原理出發(fā)，分析其能力升級(jí)背后的驅(qū)動(dòng)機(jī)制與現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，并探討其在產(chǎn)業(yè)落地與未來演進(jìn)中的關(guān)鍵。

Part 1

從“看得見”到“看得懂”

長久以來，計(jì)算機(jī)視覺模型的發(fā)展始終受限于其輸入與任務(wù)的靜態(tài)耦合。

無論是貓狗識(shí)別、車牌識(shí)別，還是文檔掃描，這些模型大多基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）結(jié)構(gòu)，在特定數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練并優(yōu)化，面對(duì)任務(wù)或場(chǎng)景的變化便束手無策。傳統(tǒng)模型不僅無法靈活遷移，還缺乏對(duì)視覺信息背后語義的理解能力。

VLM將視覺編碼器與大語言模型（LLM）相結(jié)合，使AI不僅“看得見”，更能“看得懂”，甚至“說出來”。

與其說VLM是一個(gè)新模型，不如說它是一種多模態(tài)智能框架，以統(tǒng)一的語言接口處理多源數(shù)據(jù)，模糊了視覺和語言之間的界限，將計(jì)算機(jī)視覺的封閉世界帶入了生成式AI的開放范式中。

VLM 的基本結(jié)構(gòu)可拆解為三部分：視覺編碼器（如 CLIP）、投影器（projector）和大語言模型（如 LLaMA、GPT）。

視覺編碼器將圖像或視頻轉(zhuǎn)化為特征向量，投影器負(fù)責(zé)將這些視覺特征轉(zhuǎn)化為LLM可理解的語言“token”，再由 LLM 生成對(duì)話、回答、總結(jié)等自然語言輸出。這種設(shè)計(jì)不僅具備跨模態(tài)理解能力，更實(shí)現(xiàn)了高效的“零樣本學(xué)習(xí)”——即使是未見過的圖像場(chǎng)景，只需一個(gè)合理的提示，VLM 也能做出智能響應(yīng)。從圖像問答、文檔解析，到視頻摘要與圖像推理，VLM 正在快速替代多種特定模型，不再需要為每個(gè)任務(wù)訓(xùn)練一個(gè)獨(dú)立模型，開發(fā)者只需提供文本提示，就可以激活相應(yīng)的視覺能力，將AI的應(yīng)用門檻從模型訓(xùn)練轉(zhuǎn)移到語言表達(dá)，大幅降低了實(shí)際部署的復(fù)雜性。

VLM 的通用性和靈活性，已經(jīng)讓它成為從教育、醫(yī)療到物流、制造等多個(gè)行業(yè)的新基建，

◎ 在倉儲(chǔ)管理中，集成VLM的視覺智能體可以自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備故障、庫存缺失，甚至撰寫事故報(bào)告。

◎ 在交通管理領(lǐng)域，VLM可以理解監(jiān)控視頻內(nèi)容，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)事件，自動(dòng)生成處理建議。

◎ 在教育場(chǎng)景中，能解讀手寫數(shù)學(xué)題，并生成逐步解題方案。這種視覺與語言交織的能力，正是未來AI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)泛化智能的基礎(chǔ)。

VLM 的強(qiáng)大能力來自于其背后復(fù)雜的訓(xùn)練機(jī)制，模型的訓(xùn)練大致分為兩個(gè)階段：預(yù)訓(xùn)練與監(jiān)督式微調(diào)。

◎ 預(yù)訓(xùn)練階段主要用于對(duì)齊視覺編碼器、投影器和LLM之間的語義表征，使三者在理解圖像與語言時(shí)具備一致的語言空間。◎ 訓(xùn)練數(shù)據(jù)往往包括數(shù)以億計(jì)的圖像-文本對(duì)，甚至交錯(cuò)形式的圖文序列，以強(qiáng)化模型在不同模態(tài)間的融合能力。

預(yù)訓(xùn)練后的模型往往缺乏執(zhí)行具體任務(wù)的能力，因此需要進(jìn)入監(jiān)督微調(diào)階段，使用具體的任務(wù)提示與預(yù)期響應(yīng)數(shù)據(jù)，如圖像問答、目標(biāo)統(tǒng)計(jì)等，讓模型習(xí)得如何根據(jù)輸入指令給出準(zhǔn)確響應(yīng)。

最終，部分企業(yè)或組織還會(huì)使用 PEFT（參數(shù)高效微調(diào)）方法，在小規(guī)模數(shù)據(jù)上快速適配特定行業(yè)任務(wù)，構(gòu)建定制化的垂直VLM。

Part 2

視覺語言模型

  如何賦能關(guān)鍵應(yīng)用？

在工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景中，VLM 被集成到工廠監(jiān)控系統(tǒng)中，成為具有事件檢測(cè)與決策支持能力的“視覺智能體”。

例如，在一個(gè)自動(dòng)化倉庫中，VLM 不僅能識(shí)別特定事件（如物料掉落、貨架空缺），還可以總結(jié)操作流程、判斷異常來源，并用自然語言生成報(bào)告供管理人員查看。這種“用文字說出看到的內(nèi)容”的能力，大大節(jié)約了人工監(jiān)控的成本和時(shí)間。

在公共安全領(lǐng)域，VLM 的視頻理解能力被廣泛應(yīng)用于智能交通。

比如一個(gè)交通系統(tǒng)攝像頭記錄下十字路口的視頻，VLM 能分析畫面中車輛的行為，檢測(cè)是否有違章停車、事故發(fā)生、行人穿越紅燈等事件，并實(shí)時(shí)生成語義化描述。甚至，它還可以基于多個(gè)攝像頭對(duì)比分析，復(fù)盤事故發(fā)生前后的行為鏈，輔助交通管理部門快速響應(yīng)。

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，大多依賴卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）對(duì)圖像進(jìn)行分類、檢測(cè)或分割。

然而，它們的任務(wù)是靜態(tài)的、單一的，無法通過語言進(jìn)行指令引導(dǎo)。例如，一個(gè)貓狗識(shí)別模型無法回答“這只貓?zhí)稍诖芭_(tái)上還是沙發(fā)上？”這類問題。

相反，VLM 利用視覺編碼器+投影器+LLM的三段式結(jié)構(gòu)，使 AI 能夠像人一樣用語言處理視覺輸入，從而完成更復(fù)雜、更靈活的任務(wù)。

這種能力主要來自于模型訓(xùn)練階段的多模態(tài)對(duì)齊：視覺編碼器在理解圖像，LLM 在理解文本，而投影器則作為橋梁，統(tǒng)一圖像標(biāo)記（tokens）與語言語義。

通過大規(guī)模圖文配對(duì)樣本的訓(xùn)練，模型逐漸學(xué)會(huì)如何將視覺感知轉(zhuǎn)化為語言表達(dá)，這使得它既能完成傳統(tǒng) CV 任務(wù)，也能勝任問答、解釋、推理等語言驅(qū)動(dòng)型任務(wù)。

VLM 的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是提示驅(qū)動(dòng)的零樣本能力。傳統(tǒng)模型要完成一個(gè)新任務(wù)，比如“識(shí)別辦公環(huán)境中存在的風(fēng)險(xiǎn)行為”，往往需要標(biāo)注新的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練。

而 VLM 只需一句提示：“請(qǐng)指出這張照片中是否存在不符合安全規(guī)定的行為”，即可基于已有知識(shí)進(jìn)行推理。

小結(jié)

視覺語言模型的出現(xiàn)不僅改變了我們處理圖像和文本的方式，更正在重新定義“智能”的內(nèi)涵。從安防、工業(yè)、交通，VLM 正在不斷打破應(yīng)用邊界，替代多個(gè)孤立的視覺模型，這個(gè)是我們持續(xù)要跟蹤的。

       原文標(biāo)題 : 賦予大模型“眼睛”：視覺語言模型帶來全新的可能