为什么多模态大模型中使用Q-Former的工作变少了？附Q-Former结构简介

面试中遇到的问题，自己在实践中注意到了却没有深究原因，没有回答好，特此记录和探讨这个问题。

多模态大模型中需要一个输入投影模块，将视觉特征投射到LLM能理解的语言特征维度，这里就可以选择各种不同的模块。LLaVA最初用了简单的线性投射，然而作者提到这么做是为了做实验更快一点，使用复杂的模块可能会有更好的效果。

后来就有用MLP的，代表工作有LLaVA后续系列、Intern-VL。
还有用Q-Former的，这个是BLIP2提出的，代表工作还有Qwen-VL。

用Q-Former的越来越少，肯定是它不如MLP好用，实验得来的，笔者这么答，但显然面试官不满意。认识来自实践，实践也要反过来作用于认识嘛。

目前网上的讨论有以下原因：

观点一：Q-Former导致视觉token的有损压缩。

Q-Former使用query token来压缩视觉信息，不能保证是无损的，压缩越多导致的幻觉越多。以BLIP2为例，Q-Former会把任意长度的 visual token 序列转译成 32 个token。
Q-Former只是在计算资源和数据有限的情况下的低效压缩器。
而且文章：DeCo: Decoupling Token Compression from Semantic Abstraction in Multimodal Large Language Models。中论证了，简单的average pooling表现就比Q-former更好、训练收敛也更快。

观点二：相比于MLP参数量更大，收敛更慢，也没有明显性能优势。

来自知乎用户Weiyun​。

首先是针对以上观点，Qwen-VL在类似的结构上将448分辨率的图像转译成 256 个token，同样算有损压缩。而InternVL-1.2 通过MLP+PixelShuffle的方案得到的 visual token 数量也是 256 个token。而两个模型的性能都不错，也差距不大。所以所谓有损压缩不一定会导致性能下降。
那么为什么都转向选择MLP？
作者认为“MLP和Q-Former的竞争其实就是LLaVA系列和BLIP系列的竞争，大家选择了MLP其实主要是选择了 follow LLaVA的工作”。
选择LLaVA的原因如下：

1. LLaVA代码依托HuggingFace构建，HuggingFace提供了很多开源LLM，用起来更方便，而BLIP是自己的codebase。
2. LLaVA和BLIP2其实可以看成同期工作，但LLaVA的后续工作1.5仍然能架构不变取得SOTA，BLIP2的后续工InstructBLIP改变了架构后，无法推广至多轮对话。
3. Q-Former参数量更大，收敛更慢，小数据量不如MLP，大数据量（如Qwen-VL）对比MLP也没有优势。

下面是关于 Q-former结构的介绍，不了解的可以先看一下：

可以看到，其核心就是预设一组可学习的query tokens，通过cross attn，把image encoder输出的image tokens融合进来。query tokens的数量是一个超参，一般设置得比image tokens少。
背后的思想其实就是在做image token的语义提取。提取到的token是稀疏的，只包含有限的视觉concepts，还会丢失图片的空间信息。
而LLaVA本身证明了，经过多模态训练的LLM具备image token的理解能力，完全不需要一个Q-Former去做语义预提取。
而Avg Pooling训练很快，还能保留图像空间信息。

当然，Q-Former在视频理解中还是很重要的，视频中的视觉tokens太多了。

参考：
https://www.zhihu.com/question/626796690/answer/3524920516
DeCo: Decoupling Token Compression from Semantic Abstraction in Multimodal Large Language Models