Multi-modal Large Language Models (MLLMs) have gained significant attention in both academia and industry for their capabilities in handling multi-modal tasks. However, these models face challenges in mathematical geometric reasoning due to the scarcity of high-quality geometric data. To address this issue, synthetic geometric data has become an essential strategy. Current methods for generating synthetic geometric data involve rephrasing or expanding existing problems and utilizing predefined rules and templates to create geometric images and problems. However, these approaches often produce data that lacks diversity or is prone to noise. Additionally, the geometric images synthesized by existing methods tend to exhibit limited variation and deviate significantly from authentic geometric diagrams. To overcome these limitations, we propose GeoFM, a novel method for synthesizing geometric data. GeoFM uses formal languages to explore combinations of conditions within metric space, generating high-fidelity geometric problems that differ from the originals while ensuring correctness through a symbolic engine. Experimental results show that our synthetic data significantly outperforms existing methods. The model trained with our data surpass the proprietary GPT-4o model by 18.7\% on geometry problem-solving tasks in MathVista and by 16.5\% on GeoQA. Additionally, it exceeds the performance of a leading open-source model by 5.7\% on MathVista and by 2.7\% on GeoQA.


翻译:多模态大语言模型(MLLMs)因其处理多模态任务的能力,在学术界和工业界获得了广泛关注。然而,由于高质量几何数据的稀缺,这些模型在数学几何推理方面面临挑战。为解决这一问题,合成几何数据已成为一项关键策略。当前生成合成几何数据的方法涉及对现有问题进行改写或扩展,并利用预定义的规则和模板来创建几何图像和问题。然而,这些方法生成的数据往往缺乏多样性或易受噪声影响。此外,现有方法合成的几何图像通常变化有限,且与真实的几何图示存在显著偏差。为克服这些局限,我们提出了GeoFM,一种新颖的几何数据合成方法。GeoFM利用形式语言探索度量空间中的条件组合,生成与原始问题不同但通过符号引擎确保正确性的高保真几何问题。实验结果表明,我们的合成数据显著优于现有方法。使用我们数据训练的模型在MathVista的几何问题解决任务上超越了专有GPT-4o模型18.7%,在GeoQA上超越了16.5%。此外,该模型在MathVista上的性能领先于主流开源模型5.7%,在GeoQA上领先2.7%。

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