Self-attention in vision transformers performs perceptual grouping, not attention
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Notice bibliographique
Résumé
Recently, a considerable number of studies in computer vision involve deep neural architectures called vision transformers. Visual processing in these models incorporates computational models that are claimed to implement attention mechanisms. Despite an increasing body of work that attempts to understand the role of attention mechanisms in vision transformers, their effect is largely unknown. Here, we asked if the attention mechanisms in vision transformers exhibit similar effects as those known in human visual attention. To answer this question, we revisited the attention formulation in these models and found that despite the name, computationally, these models perform a special class of relaxation labeling with similarity grouping effects. Additionally, whereas modern experimental findings reveal that human visual attention involves both feed-forward and feedback mechanisms, the purely feed-forward architecture of vision transformers suggests that attention in these models cannot have the same effects as those known in humans. To quantify these observations, we evaluated grouping performance in a family of vision transformers. Our results suggest that self-attention modules group figures in the stimuli based on similarity of visual features such as color. Also, in a singleton detection experiment as an instance of salient object detection, we studied if these models exhibit similar effects as those of feed-forward visual salience mechanisms thought to be utilized in human visual attention. We found that generally, the transformer-based attention modules assign more salience either to distractors or the ground, the opposite of both human and computational salience. Together, our study suggests that the mechanisms in vision transformers perform perceptual organization based on feature similarity and not attention.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,006 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle