MM-SpuBench: Towards Better Understanding of Spurious Biases in Multimodal LLMs
Wenqian Ye, 刘博涵 (Bohan Liu), Guangtao Zheng, Di Wang, Yunsheng Ma, Xu Cao, Bolin Lai, James M. Rehg, Aidong Zhang
概要
この概要は英語原文から自動翻訳されています。
スプリアスバイアスとは、入力の表面的属性と予測対象の間の見かけの相関を利用する傾向であり、古典的な機械学習における深刻な頑健性の欠陥として明らかになっている。事前訓練された視覚・言語モデルを活用するマルチモーダル大規模言語モデル(MLLM)は、近年、視覚と言語の統合的理解において強い能力を示している。しかし、MLLMにおけるスプリアスバイアスの存在と深刻度は依然として十分理解されていない。本稿では、マルチモーダル設定におけるスプリアスバイアスを分析し、この問題を顕在化させる推論時のデータパターンを明らかにする。この分析を支援するため、中核属性とスプリアス属性で注釈された画像-クラス対からなる、人手で検証された包括的なベンチマークデータセットMM-SpuBenchを導入する。このベンチマークは9種類の異なるスプリアス相関の分類法に基づき、人間が解釈可能な属性情報を用いて、現実世界の知識を反映する幅広いスプリアスパターンを捕捉するよう構築されている。このベンチマークを用いて、最先端のオープンソースおよびプロプライエタリなMLLMを、標準精度と提案する条件付き生成尤度アドバンテージ(CGLA)の両方で包括的に評価する。我々の知見は、スプリアス相関への依存の持続性と、このベンチマークにおける緩和の難しさを強調する。本作業がこれらのバイアス緩和への新たな技術的進展の刺激となれば幸いである。ベンチマークはhttps://huggingface.co/datasets/mmbench/MM-SpuBenchで公開されている。
原文(英語)
Spurious bias, a tendency to exploit spurious correlations between superficial input attributes and prediction targets, has revealed a severe robustness pitfall in classical machine learning problems. Multimodal Large Language Models (MLLMs), which leverage pretrained vision and language models, have recently demonstrated strong capability in joint vision-language understanding. However, both the presence and severity of spurious biases in MLLMs remain poorly understood. In this work, we address this gap by analyzing the spurious biases in the multimodal setting and uncovering the specific inference-time data patterns that can manifest this problem. To support this analysis, we introduce MM-SpuBench, a comprehensive, human-verified benchmark dataset consisting of image-class pairs annotated with core and spurious attributes, grounded in our taxonomy of nine distinct types of spurious correlations. The benchmark is constructed using human-interpretable attribute information to capture a wide range of spurious patterns reflective of real-world knowledge. Leveraging this benchmark, we conduct a comprehensive evaluation of the state-of-the-art open-source and proprietary MLLMs with both standard accuracy and the proposed Conditional Generation Likelihood Advantage (CGLA). Our findings highlight the persistence of reliance on spurious correlations and the difficulty of mitigation on our benchmark. We hope this work can inspire new technical strides to mitigate these biases. Our benchmark is publicly available at https://huggingface.co/datasets/mmbench/MM-SpuBench.
本論文の貢献
マルチモーダルLLMのスプリアスバイアスのベンチマーク:正解が見かけの手がかり(背景・テキスト重畳・共起)と無関係になるよう設計したペア画像セット。強力なMLLMがショートカットに大きく依存していることを明らかにし、バイアスを考慮した評価と緩和の必要性を示します。
BibTeX
@inproceedings{ye2026mmspubench,
title = {MM-SpuBench: Towards Better Understanding of Spurious Biases in Multimodal LLMs},
author = {Wenqian Ye and Bohan Liu and Guangtao Zheng and Di Wang and Yunsheng Ma and Xu Cao and Bolin Lai and James M. Rehg and Aidong Zhang},
booktitle = {ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD)},
year = {2026},
url = {https://arxiv.org/abs/2406.17126}
}