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在多模态大模型快速发展的当下⑩，如何精准评估其生成内容的质量⑥，正成为多模态大模型与人类偏好对齐的核心挑战❷。然而⑱，当前主流多模态奖励模型往往只能直接给出评分决策⑳，或仅具备浅层推理能力⑮，缺乏对复杂奖励任务的深入理解与解释能力③，在高复杂度场景中常出现 “失真失准”⑧。

那么❶，奖励模型是否也能具备像人类一样的深度思考能力❸？

近日⑪，混元与上海 AI Lab⑨、复旦大学⑱、上海创智学院联合提出全新研究工作 UnifiedReward-Think⑳，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”⑭，实现对复杂视觉生成与理解任务的准确评估⑤、跨任务泛化与推理可解释性的大幅提升⑱。

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▓、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”⑧，缺乏深度推理与可解释的决策依据⑯，难以支撑对复杂视觉任务的精准评估⑫。

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⑨，赋予奖励模型更强的推理能力⑲？

挑战在于⑩，当前缺乏高质量的多模态 CoT 奖励推理数据❸，传统 SFT 等训练范式难以直接教会模型掌握推理过程⑨。

他们认为②，多模态大模型本身具备深层⑤、多维度的推理潜力⑰，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”⑨。

二⑬、解决方案：三阶段训练范式⑰，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”❷，层层推进模型的推理进化：

阶段一：冷启动激发⑪、使用仅 5K 图像生成任务的高质量 CoT 奖励推理数据⑳，让模型学会基本的推理格式与结构⑩。实验表明❷，这一阶段就能激发模型在多个视觉任务中的推理能力④。

阶段二：拒绝采样巩固⑭、利用冷启动后的模型在各视觉任务的泛化能力⑪，对大规模多模态偏好数据进行推理⑬，通过拒绝采样剔除逻辑错误样本⑱，强化模型对正确思维链的推理模式④。

阶段三：GRPO 强化⑰、针对推理错误样本⑩，引入 GRPO 强化学习机制⑫，引导模型探索多样化推理路径⑧，从错误中学习⑰，逐步收敛到正确逻辑思考⑦。

三⑫、实验亮点：奖励模型不仅能 “显示长链推理”❷，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⑪，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⑥、结构化的奖励推理过程⑮；

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⑯；

出现隐式推理能力：即使不显式输出思维链⑥，模型也能作出高质量判断⑨，表明推理逻辑已 “内化” 为模型能力的一部分②。

定量实验：长链推理带来全面性能飞跃

定量结果表明⑦、在图像与视频生成奖励任务中⑫，全面优于现有方法⑦；

在图像理解类奖励任务上⑳，长链思维链推理带来显着性能提升②，验证了复杂视觉理解对深度推理能力的高度依赖❸；

即便在不显式输出思维链的情况下①，模型仍能通过隐式逻辑推理保持领先表现⑲，相比显式 CoT 推理仅有轻微下降③，展现出强大的 “内化逻辑” 能力⑬；

与基础版本 UnifiedReward 相比④，加入多维度③、多步骤推理带来了多任务的全面性能跃升⑱，验证了 “奖励模型也能深度思考” 的价值⑬。

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❸，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❷，但对奖励预测的准确性仍较有限⑱；

拒绝采样阶段：通过筛除推理错误样本②，显着提升了模型对 “正确思维链” 的偏好③，有效增强了模型的稳定性与泛化性❷；

GRPO 阶段：提升幅度最大▓，模型聚焦于错误推理样本⑫，通过多路径推理探索❶，逐步收敛至更精确的推理过程⑳，体现出该阶段对 “推理纠错” 的关键作用❷。

无推理路径的 GRPO 版本效果显着下降⑲。我们进一步验证：若去除 CoT 推理⑭、让奖励模型仅对最终答案进行 GRPO 强化⑮，虽然略优于 baseline⑰，但提升比较有限⑤。说明仅优化结果远不足以驱动深层推理能力的形成⑫。

结论：显式建模思维链推理路径⑫，是强化奖励模型泛化与鲁棒性的关键⑤。GRPO 训练阶段之所以有效⑮，根源在于 “强化正确推理过程”⑲，而非仅仅是 “强化正确答案”⑦。

定性效果展示②、该工作在多种视觉任务中对模型进行了案例测试⑤，展现出其按任务定制评估维度的能力⑦。通过对图像⑩、视频或答案进行细粒度⑳、多维度打分③，并基于各维度总分进行整体判断⑥。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❷，显着提升了评估的一致性与可信度⑩。

四：总结⑨、UnifiedReward-Think 展示了奖励模型的未来方向 —— 不仅仅是一个 “打分器”④，而是一个具备认知理解⑬、逻辑推理与可解释输出能力的智能评估系统⑳。

目前⑬，该项目已全面开源：包括模型⑧、数据集⑭、训练脚本与评测工具③，欢迎社区研究者探索①、复现与应用⑪。

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