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徐含玉 2025-05-13 【人工智能】 6831 人已围观

ModelScope团队 投稿量子位 | 公众号 QbitAI

OpenAI GPT-4o发布强大图片生成能力后④，业界对大模型生图能力的探索向全模态方向倾斜❷，训练全模态模型成研发重点❷。

开源的MLLMs和扩散模型已经过大规模预训练①，其从零开始训练统一任务⑨，不如取长补短④，将MLLMs的语言建模能力⑪，与扩散模型的像素级图像建模能力⑳，进行有机的结合⑬。

基于这个思路③，ModelScope团队提出可同时完成图像理解❷、生成和编辑的统一模型Nexus-Gen⑲，在图像质量和编辑能力上达GPT-4o同等水平⑥，并将成果全方位开源②，望引发开发者讨论⑮，促进All-to-All模型领域发展⑦。

模型先进行图像生成⑳，然后进行图像理解的可视化案例：

Nexus-Gen技术细节

总体框架⑩、Nexus-Gen采用了与GPT-4o类似的 token → [transformer] → [diffusion] → pixels 技术路线④，融合了SOTA MLLMs的强大文本预测能力和Diffusion模型的强大图像渲染能力⑯，其总体架构如图所示②。

作为一个All-to-All模型▓，Nexus-Gen的输入和输出都支持图像和文本模态⑩，自回归Transformer输出的文本Token进行分类后解码成对应的输出文本▓。而输出的视觉Token的embeddings则会作为条件输入给Vision Decoder中解码为输出图像⑨。

之前的All-to-All模型大多直接使用自回归Transformer直接对图像的像素空间进行建模▓，然后用VAE等模型解码为图像⑪，导致图像质量较差③。

为了保证图像质量⑭，Nexus-Gen选择在高维特征空间对图像进行建模①，并选择SOTA的扩散模型作为视觉解码器⑥。

相比于处理单一任务的模型②，All-to-All模型的潜力在于图像理解⑯、生成⑮、编辑等任务可以相互促进⑪、互相组合

为了完成这一目标⑳，将模型的输入和输出特征空间限定在同一个连续高维特征空间⑭，统一使用Vision Encoder编码图像得到高维特征⑳。对于理解任务⑩，这些特征直接输入模型中作为先验▓。对于生成任务❸，这些特征则作为真值指导模型的训练⑤。

预填充自回归策略③、在训练阶段❶，自回归模型直接使用真值作为输入序列②，然后将输入序列左移一位后计算损失函数⑦。在推理阶段③，则采用Token-by-Token的自回归：即每预测一个Token⑲，就将其送回输入❷，预测后续的Token❸。

团队发现⑮，将这种自回归范式⑨，直接运用在连续特征空间的图像Embedding预测上⑦，会带来比较严重的误差累计问题⑯。

如下图所示⑩，从第一个黄色的图像Token开始⑪，预测的Embedding就存在误差⑥。将带误差的Embedding送回输入中▓，会导致后续的Embedding预测误差不断增大⑮，最终导致整个图像Token序列预测失败⑲。

误差累计本质上是由训练和推理行为不一致导致的②。为了解决这个问题⑫，魔搭团队提出了预填充自回归的策略⑫，如下图所示⑦。在训练时使用可学习特殊Token填充对应的图像Embedding位置④，这样就可以让模型学习直接预测任意位置的图像Token的能力⑩。

在推理阶段⑮，只要预测到图像的起始Token BOI⑪，就直接预填充N个特殊Token到输入序列中❷。通过这种方式▓，能够保证训练和推理阶段行为的一致性⑪，从而消除误差累计⑨。

任务构建与训练细节⑩、在Nexus-Gen工作之前⑰，没有看到过在统一的理解⑱、生成和编辑任务上做训练的先例⑮。所以魔搭团队首先从工程上⑥，探索使用类messages格式来定义所有任务的数据格式③。如下图所示⑦。

之后⑳，团队从开源社区收集了约25M训练数据并转化为以上统一的格式①，其中⑬，图像理解数据6M⑥，图像生成数据12M⑫，图像编辑数据7M⑧。

部分数据使用Qwen-VL-max API进行了重新标注⑪。其中▓，图像编辑数据包含了团队在ModelScope社区最新开源的⑪，图像编辑数据集系列ImagePulse❶。

这一系列数据集中❸，针对GPT-4o不同的图像编辑能力⑲，包含了添加⑲、去除⑰、改变❷、风格迁移等原子能力而生成的⑬，大约1M高质量样本①。

此外后续团队也会将其他在训练过程中使用到的全部数据❸，都进行开源❶。

由于Nexus-Gen将图像特征统一在Vision Encoder的高维空间中⑦，因此自回归模型部分和扩散模型部分可以分开训练⑳。

自回归模型使用魔搭开源的SWIFT框架训练▓，扩散模型则使用了魔搭的DiffSynth-Studio框架训练⑨。下表详细描述了训练过程的细节⑧。

自回归模型采用了三阶段训练策略④，前两个阶段逐步将图像生成和图像编辑能力嵌入语言模型中②，最后一个阶段则采用少量高质量数据来提升模型生图质量❶。

扩散模型的训练目标是将输入条件由原本文本输入调整为图像Embedding输入⑤，采用单阶段训练策略❸。

Nexus-Gen 功能展示

Nexus同时具备图像理解❷、生成和编辑能力⑭，以下是每个能力的可视化案例⑥。

图像理解

图像生成

图像编辑

未来展望⑪、在模型融合训练❷、图像Token数量提升⑪、ScaleUp数据集和模型大小等等方面❷，Nexus-Gen依然存在着大量的优化潜力⑥，目前ModelScope团队在这些不同方向⑭，还在进行更深入的探索▓。

Nexus-Gen的诞生⑲，验证了从SOTA的MLLMs和扩散模型出发③，来对齐以GPT-4o为代表的闭源SOTA的可能性⑫。其效果与GPT-4o具备许多共同点⑧，比如图像编辑会导致原图部分变化⑨、可以文本润色进行多样化图像生成等⑤；团队也发现了许多OpenAI团队没有揭露的现象⑳，比如图像编辑能力极大受益于图像生成▓，统一模型使多prompt编辑⑫、故事性编辑成为可能等等⑫。

ModelScope社区会持续将探索过程的模型权重⑯、训练数据以及工程框架全部开源⑳，欢迎社区对Nexus-Gen和All-to-All统一模型的技术未来进行广泛交流⑱。

论文链接：https://arxiv.org/pdf/2504.21356代码链接：https://github.com/modelscope/Nexus-Gen模型链接：https://www.modelscope.cn/models/DiffSynth-Studio/Nexus-Gen数据集链接：https://www.modelscope.cn/collections/ImagePulse----tulvmaidong-7c3b8283a43e40

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