The limits of applicability of vision-and-language models are defined by the coverage of their training data. Tasks like vision question answering (VQA) often require commonsense and factual information beyond what can be learned from task-specific datasets. This paper investigates the injection of knowledge from general-purpose knowledge bases (KBs) into vision-and-language transformers. We use an auxiliary training objective that encourages the learned representations to align with graph embeddings of matching entities in a KB. We empirically study the relevance of various KBs to multiple tasks and benchmarks. The technique brings clear benefits to knowledge-demanding question answering tasks (OK-VQA, FVQA) by capturing semantic and relational knowledge absent from existing models. More surprisingly, the technique also benefits visual reasoning tasks (NLVR2, SNLI-VE). We perform probing experiments and show that the injection of additional knowledge regularizes the space of embeddings, which improves the representation of lexical and semantic similarities. The technique is model-agnostic and can expand the applicability of any vision-and-language transformer with minimal computational overhead.


翻译:视觉和语言模型的可应用性限制由培训数据的覆盖范围来界定。视觉问题解答(VQA)等任务往往需要超出从特定任务数据集中可以学到的知识的常识和事实信息。本文件调查了将一般用途知识库(KBs)的知识注入视觉和语言变压器的情况。我们使用一个辅助培训目标,鼓励学习到的表述与KB中匹配实体的图形嵌入空间相一致。我们实证地研究各种KBs与多重任务和基准的相关性。该技术通过捕捉现有模型中缺少的语义和关系知识,为知识需求问题解答(OK-VQA、FVQA)带来明显的好处。更令人惊讶的是,该技术还有利于视觉推理任务(NLVR2、SNLI-Ve)。我们进行了实验,并表明,其他知识的注入使嵌入空间规范了嵌入空间,从而改进了词汇和语义相似性与语义性相似性。该技术是模型,可以扩大任何视觉和语言变异性转换器与最低间接计算式的可应用性。

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