論文の概要: Causality Matters: How Temporal Information Emerges in Video Language Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.11576v1
- Date: Fri, 15 Aug 2025 16:33:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-18 14:51:24.14853
- Title: Causality Matters: How Temporal Information Emerges in Video Language Models
- Title（参考訳）: 因果関係:ビデオ言語モデルにおける時間的情報の創出
- Authors: Yumeng Shi, Quanyu Long, Yin Wu, Wenya Wang,
- Abstract要約: ビデオ入力における位置エンコーディングの除去や修正は、時間的理解の性能の低下を最小限に抑えることが判明した。
この振る舞いを説明するために、我々は時間的情報がモデルにどのように組み込まれているかを追跡するための重要な分析実験を行った。
そこで我々は,2つの効率重視戦略を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.570777893613137
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Video language models (VideoLMs) have made significant progress in multimodal understanding. However, temporal understanding, which involves identifying event order, duration, and relationships across time, still remains a core challenge. Prior works emphasize positional encodings (PEs) as a key mechanism for encoding temporal structure. Surprisingly, we find that removing or modifying PEs in video inputs yields minimal degradation in the performance of temporal understanding. In contrast, reversing the frame sequence while preserving the original PEs causes a substantial drop. To explain this behavior, we conduct substantial analysis experiments to trace how temporal information is integrated within the model. We uncover a causal information pathway: temporal cues are progressively synthesized through inter-frame attention, aggregated in the final frame, and subsequently integrated into the query tokens. This emergent mechanism shows that temporal reasoning emerges from inter-visual token interactions under the constraints of causal attention, which implicitly encodes temporal structure. Based on these insights, we propose two efficiency-oriented strategies: staged cross-modal attention and a temporal exit mechanism for early token truncation. Experiments on two benchmarks validate the effectiveness of both approaches. To the best of our knowledge, this is the first work to systematically investigate video temporal understanding in VideoLMs, offering insights for future model improvement.
- Abstract（参考訳）: ビデオ言語モデル(VideoLM)はマルチモーダル理解において大きな進歩を遂げた。
しかしながら、イベントの順序、期間、時間間の関係を識別する時間的理解は、依然として中心的な課題である。
以前の研究は、時間構造を符号化する鍵となるメカニズムとして位置符号化(PE)を強調していた。
驚くべきことに、ビデオ入力におけるPEの削除や修正は、時間的理解の性能を最小限に低下させる。
対照的に、元のPEを保存しながらフレームシーケンスを反転させると、大幅に低下する。
この振る舞いを説明するために、我々は時間的情報がモデルにどのように組み込まれているかを追跡するための重要な分析実験を行った。
時間的手がかりは、フレーム間の注意を通して段階的に合成され、最終フレームに集約され、クエリトークンに統合される。
この創発的なメカニズムは、時間的構造を暗黙的に符号化する因果的注意の制約の下で、視覚的トークン間相互作用から時間的推論が現れることを示している。
これらの知見に基づき、我々は、クロスモーダルな注意の段階と、早期トークンの切り離しのための時間的終了メカニズムの2つの効率指向戦略を提案する。
2つのベンチマークの実験は、両方のアプローチの有効性を検証する。
我々の知る限りでは、この研究はビデオLMの時間的理解を体系的に研究し、将来のモデル改善のための洞察を提供する最初の試みである。
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