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NLP论文速读（MPO）|通过混合偏好优化提高多模态大型语言模型的推理能力

article 2024/11/25 21:34:02

论文速读|Dynamic Rewarding with Prompt Optimization Enables Tuning-free Self-Alignment of Language Models

论文信息：

简介：

本文探讨的背景是多模态大型语言模型（MLLMs）在多模态推理能力上的局限性，尤其是在链式推理（Chain-of-Thought，CoT）性能方面。现有的开源MLLMs通常采用预训练和监督式微调（Supervised Fine-Tuning，SFT）的训练过程，但这些模型在推理时受到分布偏移的影响，限制了它们的多模态推理能力。特别是在CoT任务中，模型的表现往往不如直接回答任务。本文动机在于提升MLLMs的多模态推理能力，使其能够更好地处理多模态数据并提高CoT任务的性能。作者希望通过引入偏好优化（Preference Optimization，PO）技术，使模型的输出更符合期望的推理模式，从而增强模型的推理能力，并减少幻觉（hallucinations）现象。

论文方法：

本文提出了一种名为混合偏好优化（Mixed Preference Optimization，MPO）的方法，它结合了偏好优化和监督式微调。具体来说，本文的方法包括两个主要部分：数据层面和模型层面。

数据层面：作者设计了一个自动化的偏好数据构建流程，创建了一个大规模的多模态推理偏好数据集（MMPR）。这个数据集包含了约300万个样本，通过自动化流程高效生成高质量的偏好对。

模型层面：在模型层面，作者探索了将PO与MLLMs集成的方法，提出了MPO方法。MPO通过结合偏好损失（Lp）、质量损失（Lq）和生成损失（Lg）来训练模型，使模型能够学习响应之间的相对偏好、单个响应的绝对质量以及生成偏好响应的过程。具体来说：

偏好损失（Lp）：使用直接偏好优化（DPO）作为偏好损失，使模型能够学习选择响应和拒绝响应之间的相对偏好。

质量损失（Lq）：使用二分类优化（BCO）作为质量损失，帮助模型理解单个响应的绝对质量。

生成损失（Lg）：使用SFT损失作为生成损失，帮助模型学习生成偏好响应的过程。

此外，本文还提出了Dropout Next Token Prediction（DropoutNTP）方法来生成没有明确真值的样本的拒绝响应，以及基于正确性的流程来生成有明确真值的样本的偏好对。通过这些方法，模型在多模态推理任务中表现出了显著的性能提升。

论文实验：

根据Table 2，论文的实验部分主要评估了作者提出的InternVL2-8B-MPO模型在多个多模态基准测试中的表现，并与其他领先的多模态大型语言模型（MLLMs）进行了比较。实验涉及了多个不同的基准测试，包括多模态推理、复杂视觉问答（VQA）和幻觉评估任务。

作者的模型InternVL2-8B-MPO在所有基准测试中都展现出了优越的性能，特别是在多模态推理任务上。在M3CoT（多领域多步多模态链式推理）基准测试中，InternVL2-8B-MPO的得分为79.2，远高于InternVL2-8B的59.3，显示出MPO方法在增强推理能力方面的有效性。在MathVista（多模态数学推理）基准测试中，InternVL2-8B-MPO的准确率达到了67.0%，比InternVL2-8B的58.3%高出8.7个百分点，并且与比InternVL2-8B大10倍的InternVL2-76B的性能相当。InternVL2-8B-MPO在8个多模态基准测试中的整体得分均优于InternVL2-8B，这表明通过MPO方法，模型在多模态推理、VQA和幻觉评估方面的能力都得到了显著提升。