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卢以山 2025-05-14 篮球 4453 人已围观

在多模态大模型快速发展的当下⑱,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⑰。然而❷,当前主流多模态奖励模型往往只能直接给出评分决策⑨,或仅具备浅层推理能力⑳,缺乏对复杂奖励任务的深入理解与解释能力❶,在高复杂度场景中常出现 “失真失准”⑲。

那么④,奖励模型是否也能具备像人类一样的深度思考能力④?

近日⑫,混元与上海 AI Lab②、复旦大学③、上海创智学院联合提出全新研究工作 UnifiedReward-Think❶,构建出首个具备长链式推理能力的统一多模态奖励模型⑬,首次让奖励模型在各视觉任务上真正 “学会思考”④,实现对复杂视觉生成与理解任务的准确评估⑬、跨任务泛化与推理可解释性的大幅提升⑧。

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

一❷、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④,难以支撑对复杂视觉任务的精准评估⑯。

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⑩,赋予奖励模型更强的推理能力⑰?

挑战在于⑱,当前缺乏高质量的多模态 CoT 奖励推理数据⑱,传统 SFT 等训练范式难以直接教会模型掌握推理过程⑱。

他们认为⑰,多模态大模型本身具备深层⑧、多维度的推理潜力⑭,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”③。

二⑲、解决方案:三阶段训练范式⑤,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④,分为 “激发 → 巩固 → 强化”⑮,层层推进模型的推理进化:

阶段一:冷启动激发⑩、使用仅 5K 图像生成任务的高质量 CoT 奖励推理数据⑪,让模型学会基本的推理格式与结构⑬。实验表明⑤,这一阶段就能激发模型在多个视觉任务中的推理能力❸。

阶段二:拒绝采样巩固⑩、利用冷启动后的模型在各视觉任务的泛化能力⑳,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⑦,强化模型对正确思维链的推理模式▓。

阶段三:GRPO 强化❶、针对推理错误样本▓,引入 GRPO 强化学习机制⑦,引导模型探索多样化推理路径⑪,从错误中学习⑬,逐步收敛到正确逻辑思考⑬。

三❸、实验亮点:奖励模型不仅能 “显示长链推理”⑰,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⑫,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▓、结构化的奖励推理过程⑥;

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③;

出现隐式推理能力:即使不显式输出思维链⑰,模型也能作出高质量判断⑫,表明推理逻辑已 “内化” 为模型能力的一部分④。

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②,全面优于现有方法⑫;

在图像理解类奖励任务上①,长链思维链推理带来显着性能提升⑩,验证了复杂视觉理解对深度推理能力的高度依赖⑩;

即便在不显式输出思维链的情况下⑰,模型仍能通过隐式逻辑推理保持领先表现⑦,相比显式 CoT 推理仅有轻微下降⑦,展现出强大的 “内化逻辑” 能力⑤;

与基础版本 UnifiedReward 相比⑭,加入多维度③、多步骤推理带来了多任务的全面性能跃升⑭,验证了 “奖励模型也能深度思考” 的价值⑩。

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❶,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⑪,但对奖励预测的准确性仍较有限⑰;

拒绝采样阶段:通过筛除推理错误样本⑧,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⑥;

GRPO 阶段:提升幅度最大⑫,模型聚焦于错误推理样本⑦,通过多路径推理探索⑳,逐步收敛至更精确的推理过程②,体现出该阶段对 “推理纠错” 的关键作用①。

无推理路径的 GRPO 版本效果显着下降⑭。我们进一步验证:若去除 CoT 推理▓、让奖励模型仅对最终答案进行 GRPO 强化❶,虽然略优于 baseline⑮,但提升比较有限⑭。说明仅优化结果远不足以驱动深层推理能力的形成⑧。

结论:显式建模思维链推理路径⑨,是强化奖励模型泛化与鲁棒性的关键⑱。GRPO 训练阶段之所以有效⑰,根源在于 “强化正确推理过程”⑨,而非仅仅是 “强化正确答案”④。

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⑰,展现出其按任务定制评估维度的能力⑪。通过对图像⑦、视频或答案进行细粒度⑬、多维度打分❶,并基于各维度总分进行整体判断③。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⑰,显着提升了评估的一致性与可信度⑤。

四:总结⑯、UnifiedReward-Think 展示了奖励模型的未来方向 —— 不仅仅是一个 “打分器”❶,而是一个具备认知理解❶、逻辑推理与可解释输出能力的智能评估系统⑫。

目前⑦,该项目已全面开源:包括模型❶、数据集⑤、训练脚本与评测工具⑯,欢迎社区研究者探索⑱、复现与应用⑳。

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