Multimodale Sprachmodelle und ihre Fähigkeiten zur räumlichen Informationsverarbeitung

Multimodale Große Sprachmodelle: Denken in Räumen Multimodale Große Sprachmodelle (MLLMs) haben in den letzten Jahren beeindruckende Fortschritte in der Verarbeitung und Interpretation verschiedener Datentypen, darunter Text, Bilder und Videos, erzielt. Eine zentrale Frage, die sich hierbei stellt, ist, inwieweit diese Modelle in der Lage sind, räumliche Informationen aus visuellen Daten zu extrahieren und zu verarbeiten, ähnlich wie Menschen dies tun. Ein kürzlich veröffentlichtes Paper mit dem Titel "Thinking in Space: How Multimodal Large Language Models See, Remember, and Recall Spaces" untersucht genau diese Fähigkeit von MLLMs. Die Studie präsentiert einen neuartigen Benchmark namens VSI-Bench (Video-based Spatial Intelligence Benchmark), der speziell darauf ausgelegt ist, die visuell-räumliche Intelligenz von MLLMs zu bewerten. VSI-Bench besteht aus über 5.000 Frage-Antwort-Paaren, die auf Videosequenzen basieren. Die Fragen prüfen das räumliche Verständnis der Modelle, indem sie beispielsweise nach der Position von Objekten im Raum, nach räumlichen Beziehungen zwischen Objekten oder nach der Navigation innerhalb einer Umgebung fragen. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass MLLMs zwar eine gewisse visuell-räumliche Intelligenz aufweisen, diese jedoch noch deutlich hinter den Fähigkeiten von Menschen zurückbleibt. Die Modelle schneiden bei Aufgaben, die ein komplexeres räumliches Denken erfordern, weniger gut ab. Dies deutet darauf hin, dass die räumlichen Schlussfolgerungsfähigkeiten der MLLMs noch weiter verbessert werden müssen. Um die Art und Weise zu verstehen, wie MLLMs räumliche Informationen verarbeiten, haben die Forscher die Modelle sowohl sprachlich als auch visuell analysiert. Es zeigte sich, dass die Modelle in der Lage sind, lokale Weltmodelle und ein gewisses räumliches Bewusstsein zu entwickeln. Dies bedeutet, dass sie in der Lage sind, sich eine vereinfachte Repräsentation der Umgebung zu konstruieren und die Position von Objekten innerhalb dieser Repräsentation zu erfassen. Interessanterweise haben sich gängige sprachliche Argumentationstechniken wie Chain-of-Thought, Self-Consistency und Tree-of-Thoughts als nicht effektiv erwiesen, um die Leistung der MLLMs im VSI-Bench zu verbessern. Im Gegensatz dazu führte die explizite Generierung von kognitiven Karten während des Frage-Antwort-Prozesses zu einer Verbesserung der Fähigkeit der Modelle, räumliche Distanzen abzuschätzen. Dies legt nahe, dass die Integration von expliziten räumlichen Repräsentationen in MLLMs ein vielversprechender Ansatz für die Verbesserung ihrer visuell-räumlichen Intelligenz sein könnte. Die Entwicklung von MLLMs mit verbesserten räumlichen Fähigkeiten ist für eine Vielzahl von Anwendungen relevant, darunter Robotik, Navigation, autonomes Fahren und die Entwicklung von intelligenten Assistenten. Die Fähigkeit, räumliche Informationen aus visuellen Daten zu extrahieren und zu verarbeiten, ist entscheidend für ein umfassendes Verständnis der Welt und für die Interaktion mit ihr. Die Ergebnisse dieser Studie liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wie MLLMs "in Räumen denken" und welche Herausforderungen noch zu bewältigen sind, um ihre visuell-räumliche Intelligenz auf ein Niveau zu bringen, das mit dem von Menschen vergleichbar ist. Die Forschung auf diesem Gebiet ist von großer Bedeutung für die zukünftige Entwicklung von KI-Systemen, die in der Lage sind, komplexe Aufgaben in der realen Welt zu lösen. Bibliographie Yang, J., Yang, S., Gupta, A. W., Han, R., Fei-Fei, L., & Xie, S. (2024). Thinking in Space: How Multimodal Large Language Models See, Remember, and Recall Spaces. *arXiv preprint arXiv:2412.14171*. BradyFU/Awesome-Multimodal-Large-Language-Models. (n.d.). *GitHub*. Retrieved from https://github.com/BradyFU/Awesome-Multimodal-Large-Language-Models Thinking in Space: How Multimodal Large Language Models See, Remember, and Recall Spaces. (n.d.). *PaperReading*. Retrieved from https://paperreading.club/page?id=273838 Lin, J., Ye, S., & Lau, R. W. H. (2024). Do Multimodal Large Language Models See Like Humans?. *arXiv preprint arXiv:2412.09603*. Gupta, A. W., Yang, J., Yang, S., Han, R., Fei-Fei, L., & Xie, S. (2025). *Taking the Next Step with Generative Artificial Intelligence: The Transformative Role of Multimodal Large Language Models in Science Education*. Hämäläinen, P., Tavast, M., & Kunnari, A. (2023, April). Evaluating large language models in generating synthetic hci research data: A case study. In *Proceedings of the 2023 CHI conference on human factors in computing systems* (pp. 1-19). Yin, S., Fu, C., Zhao, S., Li, K., Sun, X., Xu, T., & Chen, E. (2024). A survey on multimodal large language models. *National Science Review*, *11*(12), nwae403. louthy. (2024). *Hallucination is inevitable: An innate limitation of large language models (arxiv.org)*. Hacker News. Retrieved from https://news.ycombinator.com/item?id=39499207 Koh, P. W., & Liang, P. (2023, July). Foundation models for decision making: Problems, methods, and opportunities. In *ICML 2023 Workshop on Foundation Models for Decision Making* Yangyi-Chen/Multimodal-AND-Large-Language-Models. (n.d.). *GitHub*. Retrieved from https://github.com/Yangyi-Chen/Multimodal-AND-Large-Language-Models