OmniSearch团队 投稿

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多模态检索增强生成（mRAG）也有o1思考推理那味儿了！

阿里通义实验室新研究推出自适应规划的多模态检索智能体。

名叫OmniSearch，它能模拟人类解决问题的思维方式，将复杂问题逐步拆解进行智能检索规划。

直接看效果：

随便上传一张图，询问任何问题，OmniSearch都会进行一段“思考过程”，不仅会将复杂问题拆解检索，而且会根据当前检索结果和问题情境动态调整下一步检索策略。

相比传统mRAG受制于其静态的检索策略，这种设计不仅提高了检索效率，也显著增强了模型生成内容的准确性。

为评估OmniSearch，研究团队构建了全新Dyn-VQA数据集。

在一系列基准数据集上的实验中，OmniSearch展现了显著的性能优势。特别是在处理需要多步推理、多模态知识和快速变化答案的问题时，OmniSearch相较于现有的mRAG方法表现更为优异。

目前OmniSearch在魔搭社区还有demo可玩。

动态检索规划框架，打破传统mRAG局限

传统mRAG方法遵循固定的检索流程，典型的步骤如下：

• 输入转化：接收多模态输入（例如图像+文本问题），将图像转化为描述性文本（例如通过image caption模型）。

• 单一模态检索：将问题或描述性文本作为检索查询，向知识库发送单一模态检索请求（通常是文本检索）。

• 固定生成流程：将检索到的信息与原始问题结合，交由MLLM生成答案。

OmniSearch旨在解决传统mRAG方法的以下痛点：

• 静态检索策略的局限：传统方法采用固定的两步检索流程，无法根据问题和检索内容动态调整检索路径，导致信息获取效率低下。

• 检索查询过载：单一检索查询往往包含了多个查询意图，反而会引入大量无关信息，干扰模型的推理过程。

为克服上述局限，OmniSearch引入了一种动态检索规划框架。

OmniSearch的核心架构包括：

• 规划智能体（Planning Agent）：负责对原始问题进行逐步拆解，根据每个检索步骤的反馈决定下一步的子问题及检索策略。

• 检索器（Retriever）：执行实际的检索任务，支持图像检索、文本检索以及跨模态检索。

• 子问题求解器（Sub-question Solver）：对检索到的信息进行总结和解答，具备高度的可扩展性，可以与不同大小的多模态大语言模型集成。

• 迭代推理与检索（Iterative Reasoning and Retrieval）：通过递归式的检索与推理流程，逐步接近问题的最终答案。

• 多模态特征的交互：有效处理文本、图像等多模态信息，灵活调整检索策略。

• 反馈循环机制（Feedback Loop）：在每一步检索和推理后，反思当前的检索结果并决定下一步行动，以提高检索的精确度和有效性。

构建新数据集进行实验评估

为了更好地评估OmniSearch和其它mRAG方法的性能，研究团队构建了全新的Dyn-VQA数据集。Dyn-VQA包含1452个动态问题，涵盖了以下三种类型：

• 答案快速变化的问题：这类问题的背景知识不断更新，需要模型具备动态的再检索能力。例如，询问某位明星的最新电影票房，答案会随着时间的推移而发生变化。

• 多模态知识需求的问题：问题需要同时从多模态信息（如图像、文本等）中获取知识。例如，识别一张图片中的球员，并回答他的球队图标是什么。

• 多跳问题：问题需要多个推理步骤，要求模型在检索后进行多步推理。

这些类型的问题相比传统的VQA数据集需要更复杂的检索流程，更考验多模态检索方法对复杂检索的规划能力。

在Dyn-VQA数据集上的表现

• 答案更新频率：对于答案快速变化的问题，OmniSearch的表现显著优于GPT-4V结合启发式mRAG方法，准确率提升了近88%。

• 多模态知识需求：OmniSearch能够有效地结合图像和文本进行检索，其在需要额外视觉知识的复杂问题上的表现远超现有模型，准确率提高了35%以上。

• 多跳推理问题：OmniSearch通过多次检索和动态规划，能够精确解决需要多步推理的问题，实验结果表明其在这类问题上的表现优于当前最先进的多模态模型，准确率提升了约35%。

在其它数据集上的表现

接近人类级别表现：

OmniSearch在大多数VQA任务上达到了接近人类水平的表现。例如，在VQAv2和A-OKVQA数据集中，OmniSearch的准确率分别达到了70.34和84.12，显著超越了传统mRAG方法。

复杂问题处理能力：

在更具挑战性的Dyn-VQA数据集上，OmniSearch通过多步检索策略显著提升了模型的表现，达到了50.03的F1-Recall评分，相比基于GPT-4V的传统两步检索方法提升了近14分。

模块化能力与可扩展性

OmniSearch可以灵活集成不同规模和类型的多模态大语言模型（MLLM）作为子问题求解器。

无论是开源模型（如Qwen-VL-Chat）还是闭源模型（如GPT-4V），OmniSearch都能通过动态规划与这些模型协作完成复杂问题的解决。

它的模块化设计允许根据任务需求选择最合适的模型，甚至在不同阶段调用不同大小的MLLM，以在性能和计算成本之间实现灵活平衡。

下面是OmniSearch和不同模型配合的实验结果：

Paper：https://arxiv.org/abs/2411.02937
Github：https://github.com/Alibaba-NLP/OmniSearch
ModelScope Demo: https://modelscope.cn/studios/iic/OmniSearch/summary?header=default&fullWidth=false