WWW 2024 | 华为、清华提出个性化多模态生成新方法，让AIGC更懂你

5月前

Stable Diffusion、Midjourney 和 Sora 等文生图/视频模型获得惊人的效果，但他们对于不同的人生成的结果都一样，不具备个性化。下面这篇论文中，来自华为和清华的研究者率先让多模态生成的内容个性化，使生成的内容更懂用户，更具吸引力。

论文标题：

PMG: Personalized Multimodal Generation with Large Language Models

收录会议：

ACM Web Conference 2024

论文链接：

https://arxiv.org/abs/2404.08677

代码链接：

https://github.com/mindspore-lab/models/tree/master/research/huawei-noah/PMG

个性化生成指的是将用户的偏好作为依据进行生成，让用户更容易对生成的内容产生兴趣。图 1 展示了其在聊天软件中的应用场景，当用户输入“很好玩！”时，聊天软件能够捕捉用户开心、快乐的情绪，并自动生成笑脸表情供用户使用。

个性化生成则会进一步考虑用户历史行为中表现出的对“可爱的小猫”的偏好，进而生成更可能受用户青睐的笑脸猫表情。除此之外，该技术还可以广泛应用于电商（例如生成个性化背景、人体形态、颜色）、在线广告、游戏、创作辅助等领域。

▲ 图1. 在聊天软件中个性化生成能够根据用户偏好，生成符合其偏好的表情包。

方法

本工作提出了一个基于大语言模型的个性化多模态内容生成方法，称为 PMG（Personalized Multimodal Generation）。下面图 2 用个性化生成《泰坦尼克号》电影海报为例展示了其模型结构。

1.1 方法总览

▲ 图2 PMG 的模型结构

在本例中，用户历史行为指的是其观影和对话历史，目标物品则是电影《泰坦尼克》真实的电影海报。实现个性化的第一步是提取用户偏好，这里我们利用大模型对用户历史行为进行分析来实现。我们采用两个互补的方法：

① 通过冻结的大语言模型,从用户行为数据中提取出能够明确表达其偏好的自然语言关键词（称为“硬用户偏好”）；

② 训练可调整的大语言模型，从用户行为中学习出隐含的偏好向量（称为“软用户偏好”）。

与此同时，目标物品（即电影《泰坦尼克》）也被大模型转换为显式关键词（称为“目标物品关键词”）用于控制生成的具体内容。最终，这些用户偏好信息和目标项关键词将被整合到生成模型（例如扩散模型或多模态大语言模型）中，得到既反映用户个性偏好、又符合目标物品的多模态生成结果。

1.2 关键词生成

为了从用户的历史行为中提取出反映其个性化偏好的关键词，我们人工构造了提示词以对大语言模型进行指导。具体来说，提示模板中包含三个关键要素：任务指令、属性和任务示例。

任务指令描述了需要大语言模型执行的任务（即“提取用户偏好”）。属性是各个场景中生成时需要重点关注的多个角度，例如对于表情包可以是“情绪、角色、风格”，对于电影海报可以是“年代、演员、类型”等等。示例则提供了期望的输出格式和样例关键词，不仅有助于指导模型的回答，也确保了输出结果的标准化。

有了这个提示模板，我们就可以让大语言模型针对每个属性生成相应的用户偏好关键词，并将它们组合在一起，形成全面反映用户偏好的关键词集合。

生成目标项目关键词的过程则相对简单，这里只有一个单独的，且没有涉及到对话数据：

1.3 隐向量生成

在关键词生成模块中，我们已经提取出的关键词集合和，这种离散的语义表示能够直观地概括关键信息。而为了更加精准地反映用户偏好和目标物品的特征，我们还引入了连续的隐向量表示，以期捕捉更丰富和细腻的语义特征。

这种结合关键词和隐向量的混合表示方式，可以很好地弥补单一表示形式的不足。自然语言关键词虽然易于理解和解释，但表达能力受限，而隐向量虽然可以提供更精细的语义刻画，却需要更多的训练资源和计算开销。只有将两者进行混合表示，才能够兼顾准确性和效率。

隐向量的训练过程如图 3 所示。为了增强大语言模型对多模态生成任务的理解，消除生成过程中的语义偏差，我们引入 P-Tuning V2 [1] 和多模态表征对大模型进行微调，称之为“偏差校正大模型”。这些多模态表征会被传递给大语言模型，并且它们在向量层中的对应参数是可训练的。

在 P-Tuning V2 的方法中，每个 Transformer 层的向量序列都被添加了个前缀向量，它们和多模态表征一起作为该模型的可训练参数。该过程可以表示为：

其中和表示大语言模型的两部分输出，被作为从多模态表征中提取出的偏好隐向量，这部分输出将被用于后续的生成任务。生成器结合这个偏好隐向量以及用户关键词，生成出最终的多模态内容，生成的结果与监督信号进行 MSE 损失计算，并通过反向传播的方式，更新可训练的偏差校正大模型参数。

▲ 图3 用户偏好向量训练流程

1.4 用户偏好和目标项的平衡

在生成推理过程中，总共有两个重要的条件需要考虑，即用户偏好条件和目标项条件，简单地进行组合可能导致过于关注其中一个条件，而忽略了另一个条件，我们需要一种方法来平衡两者在生成过程中的权重。对此，我们引入了两个指标来评估生成结果的质量：

① 个性化水平：这个指标反映了生成内容与用户偏好之间的相似程度。它可以帮助我们确保生成结果能够契合用户的个人喜好。

② 准确度：这个指标则衡量了生成内容与目标内容之间的匹配程度。它可以确保生成结果能够满足预期的目标要求。

通过同时监控这两个指标，我们可以全面地评估生成效果，确保在满足用户偏好和目标要求之间达到适当的平衡。具体来说，这两个指标的计算是通过预训练的多模态网络（如 CLIP），将生成结果和关键词转换为向量，它们之间的余弦相似度被作为个性化水平和准确度。

平衡这两个指标的方式为最大化和对数的加权和：

由于取了对数，优化目标会更重视弱势指标的数值提升。超参数通常设置为0.5，也可以根据使用场景和需求进行调整，以实现不同程度的个性化。

实验结果

为了验证 PMG 模型的性能，我们设计了服装图像、电影海报、表情符号三个典型的应用场景，使用 Llama2-7B 作为基础的大模型进行了实验，生成效果如图 3 至 5 所示。在每个场景中，PMG 都能够生成反映用户偏好的个性化内容。

（1）服装图像生成：我们使用时尚服装数据集 POG，基于用户的历史浏览记录，生成个性化的服装图像。例如，为男性用户生成更偏男性风格的服装，为女性用户生成更偏女性风格的服装。

（2）电影海报生成：我们使用 MovieLens 数据集，根据用户的观影历史，生成个性化的电影海报。例如，为喜欢看卡通电影的用户，生成更卡通风格的电影海报。

（3）表情符号生成：利用用户的对话和表情使用记录，生成个性化的表情符号。例如，为喜欢小动物的用户，生成一些小猫咪表情。

▲ 图3 服装场景生成效果

▲ 图4 电影海报场景生成效果

▲ 图5. 表情包场景生成效果

我们用 POG 和 MovieLens 数据集对服装和电影海报这两个场景进行了量化评估，评估采用图像相似度指标 LPIPS 和 SSIM，其中“历史”列表示生成结果与用户历史交互项目之间的相似度，用于衡量生成的个性化程度；“目标”列表示生成结果与目标物品之间的相似度，用于衡量生成的准确度。测试结果如下表，PMG 在实现了在不损失准确度的情况下，大幅度提升了生成结果的个性化程度。

我们也通过用户调研的方式进行了评估，结果是 PMG 产生的内容得分远超过没有个性化的生成内容，这表明个性化多模态生成能够有效改善用户体验，将有广阔的应用空间和巨大的商业潜力。

总结

在这篇论文中，我们提出了一种名为 PMG 的方法，用于个性化多模态生成。利用大型语言模型，我们提取用户偏好并将其作为生成器的生成条件以实现个性化。个性化多模态生成技术有巨大的应用潜力，但相关研究尚处于探索阶段，这项工作为其进一步发展铺平了道路，使得创造定制和引人入胜的用户体验成为可能。

参考文献

[1] Liu, X., Ji, K., Fu, Y., Tam, W. L., Du, Z., Yang, Z., & Tang, J. (2021). P-tuning v2: Prompt tuning can be comparable to fine-tuning universally across scales and tasks. arXiv preprint arXiv:2110.07602.

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