OpenOmni：面向未來多模態對話代理的協作式開源工具

Основные понятия

OpenOmni 框架通過整合語音、視覺和語言處理技術，為構建和評估多模態對話代理提供了一個開源解決方案，旨在解決現有系統在延遲、準確性、成本和數據隱私方面的挑戰。

Аннотация

這篇研究論文介紹了 OpenOmni，一個用於構建面向未來的多模態對話代理的協作式開源工具。作者指出，雖然多模態對話代理提供了自然且類似人類的互動，但目前缺乏支持協作開發和基準測試的全面端到端解決方案。
研究背景
大型語言模型（LLM）在理解用戶意圖和遵循指令方面表現出非凡的能力，但僅限於文本的人機交互（HCI）通常是不夠的。OpenAI 的 GPT-4o 和 Google 的 Gemini 等專有系統展示了音頻、視頻和文本的出色集成，響應時間為 200-250 毫秒，但在平衡延遲、準確性、成本和數據隱私方面仍然存在挑戰。
OpenOmni 框架
為了更好地理解和量化這些問題，作者開發了 OpenOmni，這是一個開源的端到端管道基準測試工具，它集成了語音轉文本、情感檢測、檢索增強生成、大型語言模型等先進技術，以及集成定制模型的能力。OpenOmni 支持本地和雲部署，確保數據隱私並支持延遲和準確性基準測試。這個靈活的框架允許研究人員定制管道，專注於真正的瓶頸並促進快速的原型設計開發。
系統設計
OpenOmni 系統分為五個模塊：客戶端、API、存儲、用戶界面和代理。客戶端模塊負責收集音頻和視頻數據，並播放音頻。存儲模塊管理音頻、視頻數據和元數據。API 模塊處理數據管理和用戶身份驗證。代理模塊包含所有與代理相關的子模塊，允許在不改變架構的情況下部署在合適的計算節點上。
應用場景
OpenOmni 可以在不同的應用領域進行調整，例如老年護理、個人助理等。作者展示了兩個應用場景：美國總統辯論和協助視障人士。在美國總統辯論場景中，OpenOmni 被用於評估不同配置下的管道性能。在協助視障人士場景中，OpenOmni 被用於回答視障人士提出的問題，例如定位物體、室內導航和詢問周圍環境。
結論
OpenOmni 框架可以通過促進新數據集的收集和管理、集成各種對話代理方法以及生成自動延遲基準測試，為研究界帶來顯著的益處。其註釋界面有助於準確性性能審查，使 OpenOmni 可用於合適的應用場景，並促進多模態對話代理的進一步發展。

Статистика

GPT-4o 的響應時間在 200-250 毫秒之間。
使用 GPT-4o vision 模型的配置平均延遲為 45 秒，其中 GPT-4o vision 模型佔用了 31 秒。
最快的配置是 GPT35_ETE，平均約 15 秒，其中大部分時間都花費在文本轉語音部分，因為生成的內容相當長且全面。
最慢的配置是 HF_ETE，大約需要 189 秒，其中 LLM 模型推理步驟花費的時間最長。
QuantizationLLM_ETE 平均需要 60 秒，其中 LLM 模型推理平均需要 28 秒，而情感檢測模型平均需要 10 秒左右。

Ключевые выводы из

OpenOmni: A Collaborative Open Source Tool for Building Future-Ready Multimodal Conversational Agents

by Qiang Sun, Y... в arxiv.org 11-19-2024

https://arxiv.org/pdf/2408.03047.pdf

Дополнительные вопросы

OpenOmni 框架如何適應未來多模態數據（如觸覺和嗅覺）的集成？

OpenOmni 框架採用模組化設計，可以靈活地整合新的數據模態和處理模組。針對觸覺和嗅覺數據，可以通過以下步驟將其整合到 OpenOmni 中：

數據採集與預處理: 開發或整合相應的感測器和數據採集模組，將觸覺和嗅覺數據轉換為數位訊號。並對原始數據進行預處理，例如降噪、特徵提取等，以便於後續模型處理。
模型開發與訓練: 針對觸覺和嗅覺數據，開發相應的深度學習模型，例如卷積神經網路（CNN）、循環神經網路（RNN）等，用於特徵提取、情感識別、意圖理解等任務。訓練這些模型需要大量的標註數據，可以利用模擬環境、眾包平台等方式獲取。
模組整合與測試: 將開發的觸覺和嗅覺處理模組整合到 OpenOmni 框架中，並與現有的語音、視覺模組進行協同工作。例如，可以將觸覺數據用於識別用戶的情緒狀態，將嗅覺數據用於環境感知和場景理解。
系統評估與優化: 利用真實場景下的數據對整合後的 OpenOmni 系統進行評估，例如準確率、延遲、用戶體驗等指標。根據評估結果，對系統進行優化，例如調整模型參數、改進數據處理流程等。

總之，OpenOmni 框架的模組化設計為整合觸覺和嗅覺等未來多模態數據提供了靈活性。隨著相關技術的發展，OpenOmni 將能夠處理更加豐富的感官信息，為用戶帶來更加自然、智能的互動體驗。

如果 OpenOmni 框架依賴於用戶數據來提高準確性，那麼如何解決數據隱私問題？

數據隱私是 OpenOmni 框架發展過程中必須重視的問題。以下是一些解決方案：

數據最小化: 僅收集必要的用戶數據，避免收集與服務無關的信息。例如，在室內導航場景中，僅需收集用戶的位置信息，而無需收集用戶的身份信息。
數據匿名化: 對收集到的用戶數據進行匿名化處理，例如刪除或替換用戶的姓名、地址等敏感信息，使用假名或編碼代替真實身份。
數據加密: 對用戶數據進行加密存儲和傳輸，例如使用 HTTPS 協議、端到端加密等技術，防止未經授權的訪問和竊取。
聯邦學習: 採用聯邦學習技術，在不共享用戶原始數據的情況下，通過模型參數的交換和聚合，實現模型的協同訓練，保護用戶數據隱私。
差分隱私: 在數據分析和模型訓練過程中，引入差分隱私技術，通過添加噪音等方式，保護用戶個體信息的隱私，同時保證數據分析和模型訓練的準確性。
透明度和用戶控制: 向用戶公開數據收集和使用政策，讓用戶了解自己的數據如何被使用，並提供數據訪問、修改和刪除的權限，讓用戶對自己的數據擁有更大的控制權。

通過以上措施，OpenOmni 框架可以在提高準確性的同時，有效地保護用戶數據隱私，讓用戶在享受智能服務的同時，不用擔心個人信息洩露的風險。

如果我們能夠克服延遲和準確性的限制，多模態對話代理在哪些看似不相關的領域可能產生深遠的影響？

若能克服延遲和準確性的限制，多模態對話代理將在以下看似不相關的領域產生深遠影響：

醫療保健: 多模態對話代理可以協助醫生進行診斷，例如通過分析患者的語音、表情、肢體動作等信息，判斷患者的情緒狀態、病情嚴重程度等。同時，它還可以為患者提供個性化的健康管理建議，例如提醒患者按時服藥、進行康復訓練等。
教育培訓: 多模態對話代理可以作為虛擬教師，根據學生的學習進度和風格，提供個性化的教學內容和指導。例如，它可以通過分析學生的表情和語氣，判斷學生的理解程度，並調整教學節奏和難度。
心理諮詢: 多模態對話代理可以作為虛擬心理諮詢師，為用戶提供情感支持和心理疏導。例如，它可以通過分析用戶的語音、表情、文本信息等，判斷用戶的情緒狀態，並提供相應的安慰、鼓勵和建議。
藝術創作: 多模態對話代理可以與藝術家合作，共同創作音樂、繪畫、舞蹈等藝術作品。例如，藝術家可以通過語音或肢體動作，向對話代理描述自己的創作意圖，對話代理則可以根據這些信息，生成相應的音樂旋律、繪畫筆觸或舞蹈動作。
人機交互: 多模態對話代理可以應用於各種智能設備，例如智能家居、智能汽車、機器人等，為用戶提供更加自然、便捷的交互體驗。例如，用戶可以通過語音和手勢，控制家中的電器設備，或者與智能汽車進行交流，規劃出行路線。

總之，多模態對話代理的應用前景十分廣闊，它將滲透到我們生活的方方面面，為人類社會帶來巨大的變革。