大一统!蚂蚁首篇全模态 Embedding 综述

1. 大一统!蚂蚁首篇全模态 Embedding 综述

[!abstract] 速览
本文系统梳理全模态 Embedding 的演进脉络,提出从转换、对齐到联合嵌入的三级方法路径,并构建覆盖、可比、组合三维评估框架,指出统一骨架与跨域授粉是实现全模态表示的关键。

全文分五部分:先阐释 Embedding 的本质与跨模态碎片化问题,再拆解统一框架的五大关键决策,随后给出三条通往全模态的路径,用 3C 标尺衡量组合能力,最后落到统一尺度与跨社区授粉。

1.1. 摘要

Embedding 模型是搜索、推荐和检索增强生成的基石,但当前仍处于各模态孤岛。文章聚焦蚂蚁、上交大、同济等联合发布的综述,首次从全局视角梳理全模态 Embedding 的演进。全文分为五部分:一、阐释 Embedding 的本质及其跨模态碎片化问题;二、拆解统一框架的五大关键决策——数据切分、编码器、聚合、目标与评测;三、提出三条通往全模态的路径:转换、对齐、联合嵌入;四、提出 3C 标尺(覆盖、可比、组合)衡量组合能力;五、呼吁建立统一尺度与跨社区授粉,给出可检验的共同语言。文章基于 1352 篇论文的统计,指出跨模态工作仅占 5%,并提供 GitHub 资源库与 arXiv 论文链接。

1.2. 主要内容

  1. 全模态 Embedding 仍处于孤岛,缺乏统一框架
    文本、视觉、音频、图、表格、时间序列各自拥有独立社区与方法,跨越模态的工作占比不足 5%,导致重复发明与资源浪费。
  2. 统一框架的五大关键决策决定 Embedding 的能力边界
    包括数据如何切分、编码器如何处理、结果如何聚合、目标如何塑造空间、评测如何定义好坏,这些决定了模型能否生成可比、可组合的向量表示。
  3. 从转换到对齐再到联合嵌入构成三级方法路径
    转换阶段快速覆盖所有模态但可能丢失结构;对齐阶段通过对比学习实现跨模态检索;联合嵌入阶段利用共享注意力实现多模态深度交互,真正提升语义能力。
  4. 3C 标尺(覆盖、可比、组合)是衡量全模态能力的核心标准
    覆盖指实际编码的输入范围,可比指跨模态检索的可行性,组合指多个输入共同构成查询时,输出是否真正依赖每一个输入,组合收益是判定是否具备新语义能力的关键。
  5. 统一骨架需保留模态特性,才能实现跨域授粉、形成可检验的共同语言
    正确方向不是让所有模态完全相同,而是保持专用切分与处理能力,在共享骨架上进行跨模态方法的迁移与复用,最终形成可检验的表示语言。
手绘插画:橙红背景上一只手托着由经纬线勾勒的地球

大家好,我是 PaperAgent,不是 Agent!

Embedding 模型是搜索引擎、推荐系统和 RAG 的幕后基石。生成式 AI 中,GPT-4o、Gemini 等已实现文本、音频、图像、视频的统一输入输出,但表征学习仍处于各模态各自为政的孤岛状态。 RSI 持续爆发,人大 & 美团连发 2 篇 Agent 进化新突破

论文首页截图:标题 From Fragmentation to Fusion: A Survey and Roadmap for Omnimodal Embeddings,作者 Ziyin Zhang 等,机构为蚂蚁集团、上海交通大学、澳大利亚国立大学、同济大学、新加坡国立大学

对此,蚂蚁、上交大、同济等机构联合发布了一篇重磅综述与立场论文。它成为业内首篇跨越所有主流模态(文本、代码、图像、视频、音频、图、表格、时间序列)、以全局视角系统性梳理全模态 Embedding 演进脉络、统一框架与未来路线图的综述报告。

Text Embedding 演进时间线:从 2013—17 年 word2vec、GloVe、fastText,经 BERT 时代到 2026 年的 LLM 原生与高效多模态 Embedding

Text Embedding 进化历史

Graph Embedding 演进时间线:从 2013—16 年 TransE、node2vec、DeepWalk 到 2024 年图基础模型与联合接口(Graph-JEPA、UniGraph、GraphAny 等)

Graph Embedding 进化历史

1.3. 大一统,先统一问题

Embedding 的本质,是把复杂数据映射成向量,让语义关系变成可计算的距离。搜索、推荐、检索增强生成,都建立在这层表示基础设施之上。

Figure 1 研究全景:左侧按模态列出数据单元与挑战,中间上方为五组件可复用骨架、下方为三条趋同轴(通用目标、通用编码器、粒度上移),右侧上方为三条统一路径、下方为 3C 评估关卡

Figure 1|从模态专属基础、共同原则到联合嵌入的研究全景。

问题在于,文本、视觉、音频、图、表格和时间序列长期各有社区、方法与榜单。论文对 1352 篇正式发表论文及十年预印本的统计显示,明确跨越模态边界的工作占比不足 5%,同一种思路常常在不同领域被重复发明。

Code Embedding 演进时间线:从 2018—19 年 Code2vec、CodeBERT 到 2025—26 年 voyage-code-3、CodeRankEmbed 等对比式与 LLM 代码嵌入

Code Embedding 进化

分裂之下,趋同已经发生:对比学习成为共同目标,Transformer 成为通用编码器,预训练后微调成为共同流程,表示粒度则从词元、像素等局部单元上移到完整语义单元。

论文 Table 1:Embedding 模型解剖表,组件(数据单元与分词、编码器、池化聚合、表示对象、训练目标、评测范式)为行,文本/代码、图像/视频、音频、时间序列、图、表格为列

所以,统一不是抹平模态差异,而是先找到可以复用的共同骨架。

Table Embedding 演进时间线:从 2015—19 年 WikiTableQuestions、TabFact 等表格 QA 基准到 2025—26 年 TabPFN v2、TabBench、TabEmbed 等表格嵌入

Table Embedding 进化

1.4. 同一个骨架,五种关键决策

论文首先拆解 Embedding 模型:数据如何切分,编码器如何处理,结果如何聚合,目标如何塑造空间,评测如何定义好坏。输入端与输出端又被明确区分,避免把数据单位与最终表示对象混为一谈。

Figure 2 模型解剖流程图:数据单元→分词器→编码器→聚合→表示对象→目标→评测,底部回环标注“预期测试决定 Embedding 必须保留哪些信息”

Figure 2|数据单元、切分器、编码器、聚合、表示对象,以及目标和评测之间的关系。

同一个编码器,可以输出一个全局向量,也可以输出局部向量序列或离散编码。前者便于索引,后者保留位置与对应关系。真正决定 Embedding 能做什么的,不只是骨干网络,还有接口最终保留了哪些信息。

对照表:CLIP、ImageBind、Meta-Transformer、OneLLM、VLM2Vec 在架构复用、目标复用、输出坐标可比、共享编码器参数四个维度上的“已记录 / 合格 / 无”状态

这也解释了为什么统一不能只看参数量。共享编码器不等于向量已经可比,跨模态可比也不要求共享编码器。架构复用、目标复用、坐标对齐和参数共享,是四件不同的事。

1.5. 三条路径,不是三种并列选项

有了共同骨架,论文把通向全模态的方法整理成交互不断加深的三级台阶。

Figure 5 四种跨模态分工方式:共享骨干(同一主干、各模态专属前端)、转换(先转换再编码)、跨模态对齐(共享度量空间)、联合融合(池化前交互)

Figure 5|转换、对齐、联合融合,以及作为参数复用基线的共享骨干。

阶段 做法 得到什么 局限
第一步:转换 把图渲染成图片、把表格序列化成文本、把连续信号离散成词元,直接借用成熟编码器 迅速扩大输入覆盖 可能丢掉图的拓扑、表格的行列结构和时间序列的幅度
第二步:对齐 各模态保留独立编码器,再用对比学习让向量可以互相检索;CLIP、CLAP、ImageBind 都属于这条成熟路线 跨模态检索 输入没有在模型内部共同计算,模态间隙仍可能存在
第三步:联合嵌入 不同模态在池化前通过共享注意力或交叉注意力交互 多个输入共同表达的语义,而非两个向量的接近程度 计算开销、模态竞争与单模态性能退化,构成工程边界
论文总览图:左侧为各模态专属基础工作,中间为按交互深度排序的桥接机制(转换、对齐、联合融合),右侧为全模态目标与 C1 覆盖、C2 可比、C3 组合三项门槛

[!note] 双塔对齐是交互为零的特例
论文进一步指出,双塔对齐可以看作跨模态交互为零的联合模型。 因此,联合不是废除对齐,而是把它纳入更一般的框架:需要独立建索引时分别编码,需要理解组合关系时深度交互。

Figure 4 共享处理核心示意图:文本/代码、图像/视频、音频、图、时间序列经各自分词器进入 Transformer/SSM/Experts 内核,输出全局度量向量、局部结构化向量或带不确定性的输入专属信息

1.6. 真正的分水岭是组合性

为了遏制宽泛的全模态宣传,论文提出 3C 标尺,并要求三项能力分别举证。

论文 Table 9:3C 能力表,覆盖、可比、组合三行分别对应“回答了什么问题”“最低证据要求”“常见不足证据的捷径”三列

Table 9|覆盖、可比、组合三类能力,以及不足以证明能力的常见捷径。

维度 衡量内容
覆盖(Coverage) 系统实际编码并测试了哪些输入
可比(Comparability) 分别编码的输入能否按任务互相匹配,例如用文字检索音频
组合(Compositionality) 多个输入共同形成查询时,输出是否真正依赖每一个输入

[!warning] 拼接不等于融合
共享骨干只证明参数复用,向量同维只说明形状一致,拼接输入也不等于完成融合。以图片加修改指令为例,模型必须理解两者的组合,而不是只靠图片或文字走捷径。

论文因此把组合收益设为关键判据:联合表示应超过最强单模态输入,也应超过分数融合和向量相加。否则,联合架构未必带来新的语义能力。

这也是作者将联合嵌入视为终点的原因;同时,他们把计算开销、模态竞争和单模态性能退化列为工程边界。正确方向不是让所有模态变得一样,而是保留专用切分与处理能力,再为组合而融合。

1.7. 下一步,需要共同尺度与交叉授粉

路线图的后半段落在这样一个现实问题上:没有统一测量,就无法判断统一是否发生。

Figure 7 证据阶梯:覆盖→可比→组合(组合收益 Δcomp>0)→部署检验(鲁棒性、成本、安全与跨版本兼容)

Figure 7|覆盖、可比、组合之后,还要接受部署层面的鲁棒性、成本与安全检验。

现有榜单大多能证明覆盖和两两可比,组合性仍是证据最薄弱的一环。论文主张用统一冻结编码器、弱任务头的协议,把单模态、跨模态和多输入任务放在一起,并单独报告组合收益。

与此同时,各社区不必重复造轮子。文本的指令调优可以迁移到音频和时间序列,时间序列的连续时间建模可以反哺视频与动态图。

[!tip] 建设路径
统一骨架保留模态特性,成熟方法跨领域复用,才是这篇综述给出的建设路径。

它画出的不是一个已经完成的全模态模型,而是一套可检验的共同语言:接收什么、比较什么、如何组合。三层问题被逐一回答,Embedding 才能从输入齐全走向语义真正统一。

1.8. 参考链接

https://arxiv.org/abs/2611.00172
https://github.com/codefuse-ai/Awesome-Omnimodal-Embeddings
From Fragmentation to Fusion: A Survey and Roadmap for Omnimodal Embeddings