《大语言模型原理与应用》 -教案 第8章 多模态大语言模型

课次：第讲课程教案授课主题多模态大语言模型章节内容第8章多模态大语言模型地点课时2教学目的与要求理解多模态大语言模型的基本概念、发展历程及其技术架构；掌握多模态输入与输出的处理机制，包括模态编码、投影、生成与对齐技术；了解多模态大语言模型在图像、音频、医疗、教育、艺术等领域的应用场景；熟悉当前主流的多模态生成工具及其特点；能够分析多模态大语言模型的技术特点与应用潜力；具备初步的多模态应用场景设计与分析能力。教学重点1、多模态大语言模型的核心架构与工作机制；2、模态编码器、输入投影器、输出投影器与跨模态对齐的关键技术；3、多模态大语言模型在医疗、教育、艺术等领域的典型应用。教学难点1、跨模态对齐的实现机制与训练策略；2、多模态生成模型中的时序一致性与情节连贯性问题；3、多模态大语言模型在实际应用中的技术挑战与解决方案。教学方法1、多媒体教学演示2、案例分析法3、讨论法教学手段网络资源应用、在线教学平台教学过程课程思政元素说明：*号标注的是课程思政的融入点一、导入1、展示一段由“可灵”生成的视频，引导学生思考：*引入我国在多模态AI领域的研究成果（1）“这段视频是如何从一段文字描述中生成的？（2）它背后有哪些技术支持？”2、引出多模态大语言模型的概念，说明其能够处理文本、图像、音频等多种信息，实现“跨模态理解与生成”。二、进行重点知识的讲解（一）多模态概述与模型简介1、多模态的定义与意义（1）多模态定义：指模型能够同时处理和融合来自多种信息源（如文本、图像、音频、视频等）的输入与输出。（2）意义：更接近人类认知方式，实现“看、听、说、想”一体化。扩展AI应用边界，实现更自然、更智能的人机交互。推动AI从“单任务专家”向“多任务通才”演进。多模态大语言模型的基本概念*思政融入（1）核心思想：以大语言模型为基础，引入多模态编码与生成模块，实现跨模态理解与生成。（2）典型代表：GPT-4V（支持图像理解）DALL·E3（文生图）可灵（文生视频）（二）发展历程与核心架构1、从单模态到多模态的技术演进第一阶段：单模态模型（如BERT、ResNet）第二阶段：早期多模态尝试（如VQA、图像描述生成）第三阶段：统一多模态架构（如CLIP、Flamingo）第四阶段：生成式多模态大模型（如StableDiffusion、Sora）2、核心架构：（1）模态编码器功能：将图像、音频等非文本模态转换为向量表示。举例：ViT（VisionTransformer）用于图像编码。（2）输入投影器功能：将不同模态的向量映射到统一的语义空间。举例：线性层或跨模态注意力机制。（3）大语言模型功能：作为“大脑”，进行语义理解、推理与生成。举例：LLaMA、ChatGLM等作为基座模型。（4）输出投影器功能：将语言模型的输出映射到目标模态的生成空间。举例：将文本向量投影为图像生成所需的潜变量。（5）模态生成器功能：根据投影结果生成目标模态内容。举例：扩散模型用于图像生成，声学模型用于语音合成。3、重点讲解跨模态对齐机制（1）目标：确保不同模态在语义上保持一致。（2）方法：对比学习（如CLIP）跨模态注意力联合训练策略（三）训练策略与应用场景1、训练策略（1）预训练阶段：使用大规模多模态数据集（如LAION、WebVid）目标：学习跨模态表示与对齐（2）微调阶段：针对具体任务（如图文问答、视频生成）进行有监督微调方法：指令微调、RLHF（人类反馈强化学习）2、应用场景与案例分析（1）医疗领域应用：医学影像报告自动生成、多模态病历分析、手术视频理解与教学案例：腾讯觅影、阿里健康AI辅助诊断系统（2）教育领域应用：智能课件生成、多模态互动教学助手、虚拟实验场景构建案例：科大讯飞智慧教育解决方案（3）艺术创作领域应用：文生图、文生视频、音乐与视觉艺术融合生成、虚拟角色与场景设计案例：可灵视频生成、百度文心一格（四）生成工具介绍*思政融入1、扩散模型概述原理：通过逐步去噪过程生成高质量图像。代表：StableDiffusion、DALL·E32、StableDiffusion特点：开源、可控性强、社区生态丰富。适用场景：艺术创作、设计辅助、内容生成。3、Midjourney特点：艺术风格突出、生成效果惊艳、用户体验友好。适用场景：概念设计、插画创作、视觉表达。4、可灵（KOLING）特点：支持文本到视频生成；具备时序一致性与情节连贯性；适用于短视频、教学视频、广告创意等场景技术核心：多模态生成模型+时空建模三、归纳总结，布置课后作业（一）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。1、回顾本章重点内容：多模态模型架构、训练策略、应用场景。2、强调多模态大语言模型的技术趋势：更强的一致性、更高的生成质量、更广泛的应用场景。3、总结技术挑战：数据融合难、对齐机制复杂、伦理与安全问题。（二）布置随堂练习，检查学生掌握情况。给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（三）完成超星平台的章节知识测试，以及教师发布的实践任务。通过介绍我国在多模态AI领域的研究成果（如可灵视频生成技术），增强学生的民族自豪感与科技自信，激发学习兴趣。强调我国在人工智能多模态融合方面的战略布局，如“新一代人工智