开源视觉AI的翘楚，揭秘Qwen-VL，，“看、懂、想”三位一体的内核
今天是 2025 年 12 月 22 日，周一。眼瞅着双旦将至，快过年了，咱们解读论文的节奏也得提提速！想象一下，有一位博览群书、才华横溢的思想家，但他的一生都只在纯文字的世界里度过，从未见过真实世界的色彩与形态。这就像是传统的大语言模型（LLM），它们在文本理解和生成上能力超群，却是一个“失明”的天才。现在，让我们给这位思想家安上一双锐利的眼睛，让他不仅能阅读万卷书，还能看见万物，理解图像中的信
今天是 2025 年 12 月 22 日，周一。眼瞅着双旦将至，快过年了，咱们解读论文的节奏也得提提速！
想象一下，有一位博览群书、才华横溢的思想家，但他的一生都只在纯文字的世界里度过，从未见过真实世界的色彩与形态。这就像是传统的大语言模型（LLM），它们在文本理解和生成上能力超群，却是一个“失明”的天才。
现在，让我们给这位思想家安上一双锐利的眼睛，让他不仅能阅读万卷书，还能看见万物，理解图像中的信息。这就是 Qwen-VL 带来的革命性一步：它让一个强大的语言大脑，第一次拥有了感知和理解视觉世界的能力。
本文旨在为您清晰地揭示 Qwen-VL 的内在构造。读完这篇解析，您将深入了解构成 Qwen-VL 的三个核心“积木”，以及它是如何通过三个阶段的训练，统一使用“分类损失”这一数学利器，打开了多模态智能的大门。
1. 认识“三剑客”：Qwen-VL 的核心组件剖析
Qwen-VL 的强大能力，源于一个由三位“专家”紧密协作的团队。每一位专家都身怀绝技，共同完成“看图、理解、思考、回答”的复杂任务。
为了让您快速认识它们，我们整理了下表：
| 角色 / 类比 | 技术名称 | 核心功能 | 参数规模 |
|---|---|---|---|
| [大脑] | 大语言模型 (LLM) | 负责文本理解、对话生成、逻辑推理 | 77亿 (7.7B) |
| [眼睛] | 视觉编码器 (ViT) | 将图像拆分为小块并提取视觉特征 | 19亿 (1.9B) |
| [翻译官] | 视觉-语言适配器 (VL Adapter) | 压缩视觉特征，并将其“翻译”成大脑能理解的语言 | 0.8亿 (0.08B) |
总计参数规模：约 96亿 (9.6B)
下面，我们来逐一详解这三位专家。
1.1 [大脑] 大语言模型 (LLM)
LLM 是 Qwen-VL 的基石与核心，它基于强大的 Qwen-7B 模型构建。它的职责是处理所有与语言相关的任务，例如理解用户提出的文本问题、进行复杂的逻辑推理以及生成流畅、自然的文本回答。模型的所有“智慧”与“思考能力”都来源于这个强大的大脑。
1.2 [眼睛] 视觉编码器 (ViT)
视觉编码器（ViT）扮演着“眼睛”的角色，负责处理所有输入的图像信息。它基于 Openclip ViT-bigG 架构，将整张图片切割成一个个小方块（patches），并将这些视觉信息（如颜色、纹理、形状）转换成计算机可以处理的数字特征。
1.3 [翻译官] 视觉-语言适配器 (VL Adapter)
这是连接“眼睛”和“大脑”的关键桥梁。ViT 提取的视觉特征是一种“图像语言”，而 LLM 只懂“文本语言”。VL Adapter 负责弥合两者之间的鸿沟。它通过 **单层交叉注意力机制 (Single-layer Cross-attention)**，将 ViT 生成的长序列高效压缩成一个固定长度（256）的短序列，同时融入 2D 绝对位置编码，以支持精细的物体定位任务。
2. 团队协作：揭示 Qwen-VL 的“看图说话”流程
让我们以一个简单的用户请求为例，看看 Qwen-VL 内部的工作流。假设用户向 Qwen-VL 展示一张图片，并提问：“图里有什么？”
-
**图像输入 (Image Input)**：视觉编码器 (ViT) 首先“看到”这张图片，并转化为视觉特征。
-
**特征压缩与翻译 (Feature Compression & Translation)**：适配器 (VL Adapter) 将特征压缩并“翻译”成 LLM 能理解的特殊 token 序列。
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**信息融合与理解 (Information Fusion & Comprehension)**：视觉 token 与用户的文本问题一同送入大语言模型 (LLM)。
-
**推理与生成 (Reasoning & Generation)**：LLM 进行思考，逐字生成答案：“图中有一只猫。”
3. “炼成之路”：Qwen-VL 的三阶段训练流程与数学原理解析
Qwen-VL 的训练过程系统且严谨。值得注意的是，**这三个阶段统一使用了交叉熵损失函数 (Cross-Entropy Loss)**。为了更专业地理解这一点，我们在本节引入其核心数学公式。
3.1 第一阶段：预训练 (Pre-training) - 建立基础认知
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学习目标：让模型建立图像和文本之间的基础对应关系。
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训练方法：使用 14亿 对海量图文数据。冻结 LLM，只训练 ViT 和 Adapter。
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核心任务：图像描述 (Image Captioning)。
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损失函数详解：在此阶段，模型的主要目标是最大化生成正确文本序列的概率。我们使用 交叉熵损失 (Cross-Entropy Loss)，
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获得能力：模型通过最小化上述公式计算的损失，获得了最基础的“看图说话”能力。
3.2 第二阶段：多任务预训练 (Multi-task Pre-training) - 掌握多种技能
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学习目标：掌握视觉问答、文字识别、物体定位等精细技能。
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训练方法：引入 7 类高质量任务数据，解锁 LLM，输入图像分辨率提升至 448x448。
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核心任务：VQA、OCR、Grounding（定位）。
- 数学应用：公式依然是 。
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关键点：即使是物体定位任务（输出坐标），Qwen-VL 也是将其转化为分类任务。它将坐标数值离散化为特殊的 token（如
<box>200,300</box>），因此公式中的 在此时就代表了一个“坐标 Token”。
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3.3 第三阶段：监督微调 (Supervised Fine-tuning) - 学会与人对话
-
学习目标：学会理解人类复杂指令，进行流畅对话。
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训练方法：使用约 35 万条高质量对话数据。冻结 ViT，微调 LLM 和 Adapter。
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核心任务：指令遵循与对话 (Instruction Following)。
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数学应用：继续使用上述交叉熵公式，但在计算时，主要关注模型生成的“回答部分”的概率分布，使其更符合人类的对话习惯。
4. 特别揭秘：为什么全是分类损失？(回归 vs 分类)
在阅读上述数学公式时，你可能会有一个疑问：为什么预测物体坐标（看起来是连续数值）也用分类损失，而不是回归损失？
这里我们需要做一个关键澄清：Qwen-VL 三个阶段用的交叉熵损失（Cross-Entropy Loss）是分类损失，而非回归损失。
4.1 核心原因：模型的输出本质
模型的输出本质是 “文本 Token 的类别预测”，而非连续数值的回归预测。
-
任务定义：模型的核心任务是“根据输入（图像 + 文本指令）生成连贯的文本输出”，这个过程本质是“逐 token 分类”。
-
分类器运作：模型的输出层是一个巨大的分类器，它在每一个时间步，都会从词汇表（包含几万个字、词、符号、坐标特殊 token）中，预测“下一个 token 属于哪个类别”。
4.2 深度解析：交叉熵的作用
回顾公式 ，其核心在于 （概率）。
-
交叉熵损失的作用，是计算 “模型预测的 Token 类别概率分布” 和 “真实答案的 Token 类别分布” 之间的差异。
-
回归损失（如 MSE ）则是计算数值之间的距离。
简单说：模型不是在预测一个连续的数值（比如像传统回归任务那样直接预测 float 类型的坐标值 0.532），而是在预测“下一个该输出哪个字/词”。哪怕是坐标，在 Qwen-VL 眼里也是一个“词”（Token），这属于典型的分类任务，所以必须用分类损失（交叉熵）。
4.3 知识补充：回归损失 vs 分类损失
| 损失类型 | 典型算法 | 适用场景 | 核心逻辑 |
|---|---|---|---|
| 回归损失 | MSE (均方误差) | 预测连续数值（如房价、温度） | 衡量预测值和真实值的绝对距离或平方误差。公式常含 。 |
| 分类损失 | Cross-Entropy (交叉熵) | 预测离散类别（如单词、坐标 Token） | 衡量预测的类别概率分布和真实分布的差距。公式含 。 |
5. 总结：不止于看，更在于思考
Qwen-VL 的成功，依赖于架构设计的精巧——LLM 大脑、ViT 眼睛与 Adapter 桥梁的完美配合。更重要的是，它通过将视觉信号、文本信号甚至坐标信号全部统一为 Token 序列，使得模型可以利用统一的数学公式（交叉熵损失）进行端到端的训练。这种统一性，正是大语言模型迈向多模态通用智能的关键一步。
[经典环节 1] 人话总结
简单来说，Qwen-VL 就是给原本只会读文字的 Qwen 模型（大脑）装上了一个 19 亿参数的摄像头（眼睛）。但因为摄像头拍到的数据量太大，大脑处理不过来，所以中间加了一个“翻译官”（Adapter），把高清视频流压缩成大脑能听懂的“电报码”。
它的成才之路分三步走，且全程只用一种考核方式（交叉熵/做选择题）：
-
幼儿园阶段：冻结大脑，只练眼睛和翻译官，学会看图认物（这是猫，那是狗）。
-
中学阶段：大脑解冻一起练，看更高清的图。重点是，哪怕是问“猫在哪里”，模型也不是在画框，而是在做选择题，从词表里选出代表坐标的那些“特殊代号”。
-
岗前培训：冻结眼睛，专攻大脑的对话技巧，学会像客服一样礼貌且准确地回答人类问题。
[经典环节 2] 课后大闯关：检验你的理解深度
检验自己是否完全理解该论文，以下为 5 道精选选择题。
1. Qwen-VL 训练中使用的核心损失函数公式是？
A. $\mathcal{L} = \sum (y - \hat{y})^2$ (MSE Loss)
B. $\mathcal{L} = \max(0, 1 - y \cdot \hat{y})$ (Hinge Loss)
C. $\mathcal{L} = -\sum_{i=1}^{L} \log P(y_i \mid y_{<i}, x)$ (Cross-Entropy Loss)
D. $\mathcal{L} = - \sum y \log \hat{y} + (1-y) \log (1-\hat{y})$ (Binary Cross-Entropy)
答案：C 解析：
A 是回归任务常用的均方误差。
C 是正确答案。这是自回归语言模型标准的交叉熵损失公式，用于最大化预测下一个 Token 的概率。文中的核心公式正是此项。
2. 在 Qwen-VL 的架构中，负责将视觉特征压缩并“翻译”给 LLM 的组件是？
A. Openclip ViT-bigG
B. Qwen-7B
C. Visual-Language Adapter (VL Adapter)
D. Cross-Entropy Loss
答案：C 解析：
A 是视觉编码器（眼睛）。
B 是大语言模型（大脑）。
C 是正确答案。VL Adapter 是“翻译官”，通过单层交叉注意力机制将视觉特征压缩成固定长度序列。
3. 关于 Qwen-VL 处理物体定位任务（Grounding）时的损失函数，以下说法正确的是？
A. 使用 MSE（均方误差）回归损失，因为坐标是连续数值。
B. 使用 L1 回归损失，以获得更精准的边界框。
C. 使用交叉熵（Cross-Entropy）分类损失，因为坐标被处理成了离散的 Token。
D. 不计算损失，直接使用预训练的检测器。
答案：C 解析：
C 是正确答案。这是本文的核心考点。Qwen-VL 将坐标离散化为 Token，因此预测坐标本质上是预测 Token 的类别，属于分类任务，使用交叉熵损失。
4. 在 Qwen-VL 的第一阶段训练（预训练）中，哪些部分的参数是被冻结（Freeze）的？
A. 仅视觉编码器 (ViT)
B. 仅大语言模型 (LLM)
C. 视觉编码器和适配器
D. 所有部分都参与训练
答案：B 解析：
文中 3.1 节提到，第一阶段为了建立基础认知，冻结了“大脑” (LLM) 的参数，集中资源训练视觉系统 (ViT) 和适配器。
5. 下列哪项描述最准确地概括了“回归损失”与“分类损失”在 Qwen-VL 上下文中的区别？
A. 回归损失用于预测概率，分类损失用于预测数值。
B. 回归损失衡量预测类别分布的差距，分类损失衡量数值的绝对误差。
C. Qwen-VL 混合使用了回归损失（用于坐标）和分类损失（用于文本）。
D. 回归损失用于预测连续数值，分类损失用于预测离散类别；Qwen-VL 全程使用分类损失。
答案：D 解析：
A 和 B 的定义反了。
C 错误，Qwen-VL 没有混合使用，而是统一使用了分类损失。
D 是正确答案。回归针对连续值，分类针对离散值。Qwen-VL 通过将坐标 Token 化，把所有任务都变成了离散类别的预测，因此全程使用分类损失。
原始论文地址：https://arxiv.org/pdf/2308.12966
附上高清思维导图，可以自取：
恭喜你通关哦！ 多模态AI的进化速度惊人，我们正离真正的通用人工智能越来越近。
本期作者: JackLi，算法研究员，热爱paper解读，技术和工具分享。全网唯一账号：“心眸AI笔记”
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