論文の概要: DynaMath: A Dynamic Visual Benchmark for Evaluating Mathematical Reasoning Robustness of Vision Language Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.00836v2
• Date: Mon, 24 Feb 2025 06:55:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-25 15:51:09.524308
• Title: DynaMath: A Dynamic Visual Benchmark for Evaluating Mathematical Reasoning Robustness of Vision Language Models
• Title（参考訳）: DynaMath:視覚言語モデルの数学的推論ロバスト性を評価するための動的ビジュアルベンチマーク
• Authors: Chengke Zou, Xingang Guo, Rui Yang, Junyu Zhang, Bin Hu, Huan Zhang,
• Abstract要約: In-deepth Assessment of Vision-Language Models (VLMs) のための動的視覚数学ベンチマークであるDynaMathを紹介する。 DynaMathには501の高品質でマルチトピックなシード質問が含まれており、それぞれがPythonプログラムとして表現されている。 その結果,10変種すべてにおいて正解された種子質問の割合として定義される最悪のモデル精度は,平均値よりも有意に低いことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.787224412654872
• License:
• Abstract: The rapid advancements in Vision-Language Models (VLMs) have shown great potential in tackling mathematical reasoning tasks that involve visual context. Unlike humans who can reliably apply solution steps to similar problems with minor modifications, we found that SOTA VLMs like GPT-4o can consistently fail in these scenarios, revealing limitations in their mathematical reasoning capabilities. In this paper, we investigate the mathematical reasoning robustness in VLMs and evaluate how well these models perform under different variants of the same question, such as changes in visual numerical values or function graphs. While several vision-based math benchmarks have been developed to assess VLMs' problem-solving capabilities, these benchmarks contain only static sets of problems and cannot easily evaluate mathematical reasoning robustness. To fill this gap, we introduce DynaMath, a dynamic visual math benchmark designed for in-depth assessment of VLMs. DynaMath includes 501 high-quality, multi-topic seed questions, each represented as a Python program. Those programs are carefully designed and annotated to enable the automatic generation of a much larger set of concrete questions, including many different types of visual and textual variations. DynaMath allows us to evaluate the generalization ability of VLMs, by assessing their performance under varying input conditions of a seed question. We evaluated 14 SOTA VLMs with 5,010 generated concrete questions. Our results show that the worst-case model accuracy, defined as the percentage of correctly answered seed questions in all 10 variants, is significantly lower than the average-case accuracy. Our analysis emphasizes the need to study the robustness of VLMs' reasoning abilities, and DynaMath provides valuable insights to guide the development of more reliable models for mathematical reasoning.
• Abstract（参考訳）: VLM(Vision-Language Models)の急速な進歩は、視覚的コンテキストを含む数学的推論タスクに取り組む大きな可能性を示している。 GPT-4oのようなSOTA VLMはこれらのシナリオで一貫して失敗し、数学的推論能力に限界があることが判明した。 本稿では、VLMの数学的推論ロバスト性について検討し、視覚的数値や関数グラフの変化など、同じ質問の異なる変種の下でこれらのモデルがどのように機能するかを評価する。 いくつかの視覚ベースの数学ベンチマークがVLMの問題解決能力を評価するために開発されているが、これらのベンチマークには静的な問題のみが含まれており、数学的推論の堅牢性を容易に評価できない。 このギャップを埋めるために、VLMの詳細な評価のために設計された動的視覚数学ベンチマークであるDynaMathを紹介する。 DynaMathには501の高品質でマルチトピックなシード質問が含まれており、それぞれがPythonプログラムとして表現されている。 これらのプログラムは、多くの異なる視覚的およびテキスト的バリエーションを含む、はるかに大きな具体的な質問の自動生成を可能にするために、慎重に設計され、注釈付けされている。 DynaMathにより、種問合せの入力条件の異なる条件下での性能を評価することにより、VLMの一般化能力を評価することができる。 5,010個の具体的な質問に対して,14個のSOTA VLMを評価した。 その結果,10変種すべてにおいて正解された種子質問の割合として定義される最悪のモデル精度は,平均値よりも有意に低いことがわかった。 我々の分析は、VLMの推論能力の堅牢性を研究する必要性を強調し、DynaMathは数学的推論のためのより信頼性の高いモデルの開発をガイドするための貴重な洞察を提供する。

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