MELLON - Multimodal Enhanced LLM for Online Navigation
تقدم الورقة البحثية MELLON، وهو إطار عمل متعدد الوسائط يعزز بشكل كبير أداء وكيل التنقل عبر الويب في اختبار WebShop المرجعي من خلال محاذاة النصوص والصور لتحسين الاستنتاج والتخطيط، محققاً زيادة بنسبة 9.26% في الدقة بعد حقبة تدريب واحدة فقط.
المؤلفون الأصليون:Ruiyu Li, Haoyang Cai, Zhitong Guo, Tong Hu
تخيل أنك تعلم روبوتاً كيفية التسوق عبر الإنترنت. قد تعتقد: "فقط أعطه التعليمات النصية، مثل 'اشترِ قميصاً أحمر'، وسوف يقرأ الموقع ويضغط على الأزرار". ولكن هنا تكمن العقبة: المواقع الإلكترونية ليست مجرد جدران من النصوص. إنها أماكن بصرية ملونة مليئة بالصور، والتخطيطات، والتصاميم. إذا طلبت من إنسان العثور على زوج معين من الأحذية، فهو لا يكتفي بقراءة الوصف فحسب؛ بل ينظر إلى الصورة ليرى اللون، والنمط، والشكل. لفترة طويلة، كانت أذكى برامج الكمبيوتر التي تحاول تصفح الويب تشبه المتسوقين المكفوفين — حيث كان بإمكانها قراءة النص بشكل مثالي لكنها لم تكن تستطيع "رؤية" الصور. يعيش هذا البحث في عالم الذكاء الاصطناعي، وتحديداً في التركيز على "وكلاء تصفح الويب" (Web Navigation Agents). هؤلاء هم مساعدون رقميون مصممون لفهم الأوامر باللغة الطبيعية وأداء مهام على مواقع ويب حقيقية، مثل شراء السلع أو حجز التذاكر. السؤال الكبير الذي يطرحه الباحثون هو: هل يمكننا تعليم هؤلاء الوكلاء استخدام كل من "أعينهم" (لرؤية الصور) و"عقولهم" (لقراءة النصوص) في نفس الوقت، تماماً كما يفعل البشر؟
قرر الباحثون وراء هذه الدراسة، الذين يعملون على مشروع يسمى MELLON، اختبار هذه الفكرة على متجر إلكتروني محاكى يسمى WebShop. أرادوا معرفة ما إذا كان منح وكيل الذكاء الاصطناعي عرضاً لصور المنتجات، جنباً إلى جنب مع الأوصاف النصية، سيساعده على اتخاذ قرارات أفضل. لم يكتفوا بالتخمين؛ بل بنوا ثلاث أدوات تجريبية مختلفة لمحاولة حل اللغز. الأولى، والأكثر نجاحاً، كانت MELLON نفسها. فكر في MELLON كمتسوق ذكي للغاية يرتدي نظارات خاصة تترجم العالم المرئي إلى لغة يمكن لعقل الذكاء الاصطناعي فهمها. وجد الفريق أنه من خلال تدريب هذا الوكيل لجولة واحدة فقط من التعلم (دورة واحدة أو epoch)، أصبح أفضل بكثير في أداء مهمته. وتحديداً، قفزت دقة إكمال المهام بنسبة 9.26% مقارنة بنسخة أساسية تعتمد على النص فقط. وهذا يشير إلى أن دمج الرؤية والنص هو وسيلة قوية لمساعدة الذكاء الاصطناعي على تصفح الويب، حتى وإن كان النظام لا يزال يمر بمرحلة من النمو والتعثر.
ومع ذلك، فإن القصة ليست مجرد انتصار بسيط لفكرة أن "التعددية الوسائطية هي الأفضل دائماً". فقد جرب الفريق أيضاً نهجين إبداعيين آخرين لم ينجحا كما كان مأمولاً منهما. تمثل أحد الأفكار في معاملة مهمة التسوق كأنها لعبة "الإجابة عن أسئلة بصرية" (VQAgent)، حيث ينظر الذكاء الاصطناعي إلى صورة وسؤال، ثم يختار الإجابة الصحيحة. ظنوا أن هذا سيعمل لأن التسوق يشبه الإجابة عن أسئلة حول الصور. لكنهم اكتشفوا أنه في سياق WebShop الفوضوي والواقعي، كانت الأوصاف النصية تحمل في الواقع أدلة أكثر أهمية من الصور. ولأن الذكاء الاصطناটো تم تدريبه على الاعتماد بشكل كبير على الصور، فقد ارتبك عندما كان النص هو المفتاح الحقيقي للحل. الأمر يشبه محاولة حل لغز من خلال التحديق في رسم توضيحي بينما تكمن الإجابة في الخط الصغير الدقيق.
أما المحاولة الثالثة فقد تضمنت "مصنفاً متعدد الوسائط" (Multimodal Ranker)، وهي أداة مصممة لجعل الوكيل يتوقف ويتأمل بعناية في كل عنصر على الصفحة قبل اتخاذ قرار، بدلاً من مجرد التقاط أول شيء يراه. كان الأمل هو أن يؤدي وقت التفكير الإضافي هذا إلى نتائج أفضل. وبدلاً من ذلك، أظهرت التجربة أن هذا الحذر الإضافي جعل الوكيل أبطأ وأقل دقة. وجد الباحثون أن الأدوات المستخدمة لقياس التشابه بين الصور والنصوص (المسماة درجات BERT و CLIP) لم تتوافق جيداً مع ما يجعل المنتج "مطابقاً جيداً" في نظام تسجيل اللعبة. لقد تبين أن محاولة تصنيف كل خيار كان يشبه متسوقاً يقضي ساعة في مقارنة كل قميص في المتجر، لينتهي به الأمر بشراء القميش الخاطئ لأنه شعر بالإرهاق.
إذاً، ما هي الخلاصة النهائية من مغامرة التسوق الرقمية هذه؟ تشير الورقة البحثية إلى أنه بينما يعد منح وكلاء الذكاء الاصطناعي القدرة على "رؤية" الويب مساراً واعداً، إلا أنه ليس عصا سحرية. لقد أثبت وكيل MELLON أن مواءمة الصور والنصوص يمكن أن تعزز الأداء، لكن التجارب الأخرى أظهرت أن مجرد إضافة استدلال بصري أكثر تعقيداً أو إجبار الوكيل على النظر في كل شيء ليس دائماً الاستراتيجية الصحيحة. ويخلص الباحثون إلى أننا بحاجة إلى مواصلة استكشاف أفضل السبل لخلط هذه القرائن البصرية والنصية، ربما من خلال تدريب الوكلاء لفترات أطول أو استخدام "عقول" أكثر ذكاءً (نماذج لغوية كبيرة) في المستقبل. في الوقت الحالي، لقد أظهروا أن القليل من الرؤية يقطع شوطاً طويلاً، لكن الذكاء الاصطنا still يحتاج إلى تعلم متى ينظر إلى الصورة ومتى يقرأ التفاصيل الدقيقة.
ملخص تقني: MELLON - نموذج لغوي كبير معزز متعدد الوسائط للملاحة عبر الإنترنت
بيان المشكلة
تم تصميم وكلاء الملاحة عبر الويب لتنفيذ المهام بشكل مستقل على المواقع الإلكترونية بناءً على تعليمات باللغة الطبيعية. وبينما تعتمد النماذج المرجعية الحالية غالبًا على النماذج اللغوية الكبيرة (LLMs) للاستفادة من قدراتها في الاستنتاج، إلا أنها تعمل في الغالب بطريقة أحادية الوسائط، حيث تعتمد فقط على النصوص (HTML أو أشجار إمكانية الوصول) وتتجاهل المعلومات المرئية. ويرى المؤلفون أن هذا يمثل قيدًا حاسمًا، لا سيًا في بيئات التجارة الإلكترونية مثل WebShop، حيث غالبًا ما تحتوي الإشارات المرئية (مثل ملمس المنتج، اللون، والنمط) على معلومات نوعية غائبة عن الأوصاف النصية. كما تفتقر النهج متعددة الوسائط الحالية إما إلى قدرات استنتاج قوية أو تعاني من طبيعة الملاحة عبر الويب الديناميكية والمقيدة بالأفعال، حيث تؤدي الانحرافات عن مساحة العمل المحددة مسبقًا إلى فشل المهمة.
المنهجية
يقترح البحث ثلاثة نهج مختلفة متعددة الوسائط لمعالجة هذه التحديات، مع التركيز بشكل أساسي على MELLON (النموذج اللغوي الكبير المعزز متعدد الوسائط للملاحة عبر الإنترنت).
1. MELLON (النموذج اللغوي الكبير المعزز متعدد الوسائط للملاحة عبر الإنترنت)
MELLON هو وكيل ويب مصمم لدمج الوسائط المرئية والنصية لتعزيز الاستنتاج والتخطيط. تتكون بنيته من ثلاثة ابتكارات أساسية:
مشفرات أفضل (Better Encoders): يستخدم النموذج هيكل Vision Transformer (ViT) مدرب مسبقًا مقترنًا بـ Q-Former لتوليد ترميزات الصور. وعلى عكس شبكات CNN التقليدية (مثل ResNet)، يعامل ViT قطع الصور كرموز (tokens)، مما يسمح بالتقاط العلاقات المكانية بشكل أكثر فعالية.
المحاذاة بين النص والصورة والتدريب الفعال: لسد الفجوة بين المشفر المرئي والنموذج اللغوي الكبير، يتم استخدام طبقة إسقاط (projection layer) واحدة. تقوم هذه الطبقة بمحاذاة التضمينات المرئية مع مساحة الإدخال الخاصة بالنموذج اللغوي الكبير.
استراتيجية التدريب: يستخدم المؤلفون نهجًا فعالًا من حيث المعلمات حيث يكون النموذج اللغوي الكبير (CodeLlama) و ViT مجمدين. يتم تدريب طبقة الإسقاط و Q-Former فقط.
دالة الخسارة: يتم تدريب النموذج باستخدام خسارة توليد التقاطع المتقاطع (cross-entropy generation loss) على أزواج من المدخلات متعددة الوسائط والأفعال الناجحة. ويتم دمج درجة إكمال WebShop في دالة الخسارة لتحسين الاستنتاج ومحاذاة الأفعال بشكل مشترك.
مطالبات ReAct الموسعة: تمت إعادة تصميم مطالبات ReAct القياسية (الاستنتاج + الفعل) لتشمل التمثيلات المرئية المتوافقة (التي يتم إدراجها عبر <ImageHere>). تم تحسين هندسة المطالبات بكثافة لتناسب قيود ذاكرة GPU بسعة 24 جيجابايت، مما يضمن قدرة الوكيل على إجراء استنتاج متفرق واختيار أفعال من مساحة صالحة (A′=A∩L).
2. VQAgent
يعيد هذا النهج صياغة مهمة WebShop كمسأية إجابة على أسئلة مرئية (VQA) متعددة الخطوات، حيث تمثل "الإجابات" الأفعال.
البنية: يستخدم نموذج BEiT3، وهو نموذج لغوي بصري متطور.
التكيف: على عكس الـ VQA القياسي (مهمة توليد)، يتم التعامل مع WebShop كمهمة تصنيف. يقوم النموذج بتشفير الملاحظة (الصورة، وصف المنتج، التعليمات) وجميع الأفعال الممكنة بشكل منفصل باستخدام BEiT3. ثم تتم معالجة هذه التضمينات عبر طبقة انتباه ثنائي (bi-attention layer) وطبقة خطية لتسجيل درجات الأفعال.
التدريب: يتم تدريب النموذج عبر التعلم بالتقليد (Imitation Learning) على مسارات بشرية لمحاكاة اختيار الفعل الصحيح.
3. المصنف متعدد الوسائط (Multimodal Ranker)
يهدف هذا المكون إلى تحسين السلوك الاستكشافي من خلال التقييم المنهجي لجميع الخيارات المتاحة قبل اتخاذ القرار، بدلاً من اختيار أول نتيجة أولية.
الآلية: يجمع بين درجات BERT (لقياس التشابه النصي بين التعليمات وعناوين المنتجات) و درجات CLIP (لقياس التطابق بين الصورة والنص).
التدريب: يوجد معلم قابل للتعلم يوازن بين هذين البعدين، ويتم تدريب المصنف باستخدام خسارة متوسط مربع الخطأ (MSE) مقابل درجة إكمال WebShop كعلامة (label).
النتائج الرئيسية
أداء MELLON
تحسن الدقة: أدى تدريب MELLON لمدة دورة تدريبية واحدة (one epoch) فقط إلى زيادة بنسبة 9.26% في دقة إكمال المهمة خطوة بخطوة مقارنة بالنموذج المرجعي أحادي الوسائط (ViT+CodeLlama)، حيث ارتفعت من 5.11% إلى 14.37%.
دراسات الاستئصال (Ablation Studies):
استبدال نموذج ResNet الأساسي بنموذج ViT + QFormer قابل للتدريب أعطى درجات متقاربة (39.92) ولكن معدلات نجاح أقل قليلاً (9.6% مقابل 9.8%) مقارلة بـ ResNet، مما يشير إلى أن النماذج الأبسط قد تكون كافية في سياقات معينة أو أن المهمة تتطلب سياقًا متعدد الوسائط محدودًا.
تم تفضيل استخدام CodeLlama على Vicuna-7B بسبب قلة الهلوسة والالتزام الأفضل بتنسيقات المهام، رغم أن CodeLlama لا يزال ينتج أحيانًا مخرجات فارغة أو غير صالحة.
التحليل النوعي: في حالات محددة (مثل اختيار أريكة ذات "ملمس خشبي")، نجح MELLON في استخدام الإشارات المرئية لتحديد المنتج الصحيح، بينما فشل النموذج أحادي الوسائط بسبب نقص الفهم المرئي.
أداء VQAgent والمصنف متعدد الوسائط
VQAgent: كان أداء هذا النموذج أقل من النموذج المرجعي، حيث حقق درجة 31.26 ومعدل نجاح 5.7% (مقابل 39.92 و 9.8% للنموذج المرجعي). يعزو المؤلفون ذلك إلى عدم التوافق في كثافة المعلومات: في WebShop، غالبًا ما تحتوي الأوصاف النصية على معلومات أكثر أهمية من الصور، على عكس مهام VQA القياسية حيث تكون المعلومات المرئية هي المهيمنة.
المصنف متعدد الوسائط: أدى دمج خوارزمية التصنيف إلى انخفاض في الأداء (الدرجة: 28.13؛ معدل النجاح: 8.6%). يشير المؤلفون إلى أن الاستكشاف الشامل غير فعال في مساحة البحث الواسعة لـ WebShop، وأن درجات تشابه BERT/CLIP لا ترتبط بشكل موثوق بمعايير المكافأة المحددة لبيئة WebShop.
الأهمية والادعاءات
يدعي البحث أنه الأول في:
تطوير وكيل ملاحة ويب متعدد الوسائط يدمج النماذج اللغوية الكبيرة (LLMs) رغم التحديات الهندسية المتمثلة في ربط التوليد مفتوح النهايات بمساحات العمل الديناميكية للويب.
محاذاة التمثيلات المرئية والنصية عبر طبقة إسقاط داخل نموذج لغوي كبير، مما يثبت استراتيجية تدريب فعالة (تجميد الـ LLM و ViT).
تمكين الاستنتاج والتخطيط القوي في بيئة متعددة الوسائط من خلال إعادة تصميم مطالبات ReAct لتشمل التمثيلات المرئية.
يؤكد المؤلفون أنه بينما يظهر MELLON وعدًا كبيرًا بأقل قدر من التدريب (دورة واحدة)، فإن النتائج تسلط الض الضوء على ضرورة المزيد من الاستكشاف للنهج متعدد الوسائط. كما يقرون بالقيود الحالية، بما في ذلك الطبيعة المجمدة للـ LLM و ViT، والتحديات الهندسية التي تفرضها بيئة WebShop. ويشير العمل إلى أنه مع تدريب أكثر شمولاً، وموارد ذاكرة أكبر، وربما ضبط دقيق للنموذج اللغوي الكبير، يمكن للوكلاء متعددي الوسائط تحقيق فعالية أعلى بكثير في مهام الملاحة عبر الويب.