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在多模态大模型快速发展的当下▓，如何精准评估其生成内容的质量⑳，正成为多模态大模型与人类偏好对齐的核心挑战⑥。然而⑨，当前主流多模态奖励模型往往只能直接给出评分决策⑬，或仅具备浅层推理能力⑬，缺乏对复杂奖励任务的深入理解与解释能力⑧，在高复杂度场景中常出现 “失真失准”⑮。

那么⑧，奖励模型是否也能具备像人类一样的深度思考能力⑰？

近日⑲，混元与上海 AI Lab④、复旦大学⑩、上海创智学院联合提出全新研究工作 UnifiedReward-Think⑥，构建出首个具备长链式推理能力的统一多模态奖励模型②，首次让奖励模型在各视觉任务上真正 “学会思考”⑦，实现对复杂视觉生成与理解任务的准确评估⑲、跨任务泛化与推理可解释性的大幅提升⑭。

论文题目: Unified Multimodal Chain-of-Thought Reward Model through Reinforcement Fine-Tuning

项目主页：https://codegoat24.github.io/UnifiedReward/think

论文链接：https://arxiv.org/pdf/2505.03318

模型：https://huggingface.co/collections/CodeGoat24/unifiedreward-models-67c3008148c3a380d15ac63a

数据集：https://huggingface.co/collections/CodeGoat24/unifiedreward-training-data-67c300d4fd5eff00fa7f1ede

一⑫、背景与动机：奖励模型也需要 “思考”

当前的多模态奖励模型大多只能对结果进行 “表面判断”▓，缺乏深度推理与可解释的决策依据⑬，难以支撑对复杂视觉任务的精准评估⑪。

该工作研究团队提出关键问题：是否可以引入 “长链式思考”机制❷，赋予奖励模型更强的推理能力⑨？

挑战在于⑥，当前缺乏高质量的多模态 CoT 奖励推理数据⑭，传统 SFT 等训练范式难以直接教会模型掌握推理过程⑩。

他们认为⑦，多模态大模型本身具备深层⑨、多维度的推理潜力②，关键在于设计一套高效训练范式去激发并强化奖励模型的 “思考能力”⑥。

二⑧、解决方案：三阶段训练范式▓，逐步进化奖励模型推理能力

该研究提出一套新颖的 “三阶段” 训练框架①，分为 “激发 → 巩固 → 强化”▓，层层推进模型的推理进化：

阶段一：冷启动激发❶、使用仅 5K 图像生成任务的高质量 CoT 奖励推理数据⑧，让模型学会基本的推理格式与结构▓。实验表明⑰，这一阶段就能激发模型在多个视觉任务中的推理能力⑤。

阶段二：拒绝采样巩固④、利用冷启动后的模型在各视觉任务的泛化能力④，对大规模多模态偏好数据进行推理⑳，通过拒绝采样剔除逻辑错误样本❶，强化模型对正确思维链的推理模式④。

阶段三：GRPO 强化④、针对推理错误样本❶，引入 GRPO 强化学习机制⑰，引导模型探索多样化推理路径❸，从错误中学习⑩，逐步收敛到正确逻辑思考⑮。

三⑩、实验亮点：奖励模型不仅能 “显示长链推理”⑦，还能 “隐式逻辑思考”

UnifiedReward-Think 在多个图像生成与理解任务中进行了系统评估⑯，结果表明该模型具备多项突破性能力：

更强可解释性：能够生成清晰⑯、结构化的奖励推理过程▓；

更高可靠性与泛化能力：各视觉任务均表现出显着性能提升⑰；

出现隐式推理能力：即使不显式输出思维链⑫，模型也能作出高质量判断③，表明推理逻辑已 “内化” 为模型能力的一部分❷。

定量实验：长链推理带来全面性能飞跃

定量结果表明⑪、在图像与视频生成奖励任务中❷，全面优于现有方法⑲；

在图像理解类奖励任务上④，长链思维链推理带来显着性能提升❸，验证了复杂视觉理解对深度推理能力的高度依赖⑮；

即便在不显式输出思维链的情况下▓，模型仍能通过隐式逻辑推理保持领先表现②，相比显式 CoT 推理仅有轻微下降⑬，展现出强大的 “内化逻辑” 能力❸；

与基础版本 UnifiedReward 相比⑤，加入多维度⑯、多步骤推理带来了多任务的全面性能跃升⑳，验证了 “奖励模型也能深度思考” 的价值③。

消融实验：三阶段训练策略缺一不可

该工作进行了系统的消融实验⑥，验证三阶段训练范式中每一步的独立贡献：

冷启动阶段：模型学会了 CoT 推理的结构⑤，但对奖励预测的准确性仍较有限⑩；

拒绝采样阶段：通过筛除推理错误样本❸，显着提升了模型对 “正确思维链” 的偏好①，有效增强了模型的稳定性与泛化性⑦；

GRPO 阶段：提升幅度最大⑤，模型聚焦于错误推理样本⑧，通过多路径推理探索▓，逐步收敛至更精确的推理过程⑰，体现出该阶段对 “推理纠错” 的关键作用❸。

无推理路径的 GRPO 版本效果显着下降⑦。我们进一步验证：若去除 CoT 推理①、让奖励模型仅对最终答案进行 GRPO 强化⑮，虽然略优于 baseline⑧，但提升比较有限③。说明仅优化结果远不足以驱动深层推理能力的形成❶。

结论：显式建模思维链推理路径⑪，是强化奖励模型泛化与鲁棒性的关键⑧。GRPO 训练阶段之所以有效⑨，根源在于 “强化正确推理过程”⑱，而非仅仅是 “强化正确答案”▓。

定性效果展示⑪、该工作在多种视觉任务中对模型进行了案例测试③，展现出其按任务定制评估维度的能力⑨。通过对图像⑮、视频或答案进行细粒度④、多维度打分⑤，并基于各维度总分进行整体判断⑨。此设计有效缓解了多模态模型中常见的 “推理过程与最终评分语义脱节” 问题⑥，显着提升了评估的一致性与可信度⑩。

四：总结❷、UnifiedReward-Think 展示了奖励模型的未来方向 —— 不仅仅是一个 “打分器”⑬，而是一个具备认知理解②、逻辑推理与可解释输出能力的智能评估系统⑨。

目前❶，该项目已全面开源：包括模型⑨、数据集⑩、训练脚本与评测工具❷，欢迎社区研究者探索⑥、复现与应用③。

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