圖像生成告別AI味！清華、港中大、騰訊混元聯手推出SRPO新方法，美觀、逼真、藝術感都有了

導讀： 算泥社區，一個集AI大模型開發服務、算法與算力于一體的開源生態，正以前沿技術驅動AI創作邊界。文本到圖像生成領域，在DALL-E、Midjourney、Stable Diffusion等模型的推動下，已達百花齊放之境。然而，如何讓AI生成的圖像擺脫“AI味”，真正貼近人類的審美偏好，一直是行業難題。騰訊混元團隊聯合香港中文大學（深圳）及清華大學深圳國際研究生院的專家，重磅推出“語義相對偏好優化”（SRPO）技術，顯著提升了AI生成圖像的審美、真實感與藝術感，并將訓練時間大幅縮短至十分鐘。這項突破性進展，解決了AI審美學習的計算成本高昂、獎勵模型離線調試繁瑣兩大痛點。

AI圖像生成的審美困境

近年來，文本到圖像生成技術取得了飛躍式發展。從最初的DALL-E，到如今百花齊放的模型，AI已經能夠根據文本描述創造出令人驚嘆的視覺作品。然而，這些成果往往在技術上達到了“正確”，卻難以觸及人類內心深處的“美”。生成的圖像常常帶有明顯的“AI痕跡”，缺乏人類所追求的自然、逼真與藝術韻味。究其原因，人類的審美標準復雜且主觀，如何將這種“玄學”般的偏好量化并注入AI模型，一直是研究者們面臨的巨大挑戰。傳統的強化學習方法，通過引入“審美裁判”（獎勵模型）來指導AI學習，即AI創作一張圖，裁判打分，好則獎勵，差則懲罰。但這種方式存在兩大頑疾：一是“獎勵黑客”現象，AI為了追求高分，可能鉆評分漏洞，生成表面上分數高但質量低劣的圖像，例如偏愛某種顏色或細節極簡的“光滑”圖像；二是優化范圍受限，強化學習通常只能在生成過程的末端進行微調，對于早期階段的生成軌跡難以干預，這進一步加劇了獎勵黑客問題。此外，現有的獎勵模型往往基于有限的數據和過時的模型訓練，其“審美”判斷帶有固有偏見，難以適應當前生成模型日新月異的發展和日益挑剔的用戶需求，往往需要昂貴的離線微調才能勉強勝任。

Direct-Align：加速AI圖像生成的“傳送門”

面對上述挑戰，騰訊混元團隊與合作者們并未退縮，而是選擇正面突破。他們首先推出的法寶是Direct-Align。其核心理念堪稱點睛之筆：摒棄繁瑣的回溯式計算，直接構建一個“傳送門”，允許從生成過程中的任何時間點一步到位地恢復出最終的清晰圖像。這一創新源于擴散模型的一個內在數學特性——在任意噪聲水平\(t\)下，帶噪聲圖像\(x_t\)實際上是原始清晰圖像\(x_0\)與高斯噪聲\(\epsilon_{gt}\)的線性組合。Direct-Align正是基于此洞察，不再依賴多步迭代采樣，而是通過引入真實的噪聲先驗，利用封閉形式的解析解，瞬間完成圖像的恢復。這一技術徹底規避了迭代采樣可能導致的梯度等優化不穩定性問題，使得優化過程極為穩健。更重要的是，Direct-Align能夠從生成軌跡的任何階段進行優化，即使是在噪聲極大的早期階段，也能精準恢復圖像，這意味著可以在整個生成過程中進行優化，而非僅限于最后幾個步驟。為了進一步增強優化穩定性，Direct-Align還引入了一個獎勵聚合框架。它從一張清晰圖像\(x_0\)出發，生成一系列不同噪聲程度的中間狀態，對每個狀態進行“一步恢復”并計算獎勵得分。隨后，這些得分通過帶有衰減折扣因子的方式進行聚合，最后統一進行梯度更新。關鍵的折扣因子能夠賦予早期階段獎勵更高的權重，有效遏制模型在后期階段為了追求分數而產生的“獎勵黑客”行為。

Direct-Align的卓越之處體現在：它實現了在生成過程早期進行優化，這在以往是難以想象的；它擺脫了多步采樣的束縛，極大地提升了計算效率；其優化過程極其穩定，有效避免了梯度；通過全局優化和獎勵聚合，它顯著緩解了獎勵黑客問題。可以說，Direct-Align成功地消除了“計算成本高昂”和“優化范圍狹窄”這兩座橫亙在AI圖像生成道路上的大山。

SRPO：AI的“高級審美”調校大師

在Direct-Align奠定的堅實基礎上，真正的王牌——語義相對偏好優化（SRPO）——橫空出世。若Direct-Align解決了“效率”與“范圍”的問題，那么SRPO則直擊“審美”與“控制”這兩個終極難題。其核心創新在于，將抽象的“獎勵信號”轉化為可通過文本精確控制的“偏好信號”。這意味著，用戶可以實時、動態地向AI傳達自己的意圖，而無需依賴昂貴的離線獎勵模型訓練。SRPO的架構看似簡潔，實則巧妙地融合了Direct-Align與獎勵模型。它運用“語義引導偏好”（Semantic Guided Preference）和“語義相對偏好”（Semantic-Relative Preference）兩大機制，實現了對AI審美的精細化。研究團隊發現，文本提示（prompt）是可以縱的。通過在原始提示前添加特定的“控制詞”，例如“一張逼真的照片”，就能夠巧妙地引導獎勵模型的評分偏好。這如同向裁判發出指令：“今天我們側重‘真實感’的評估標準”，裁判便會心領神會地調整其評分邏輯。這一發現具有劃時代的意義，它表明可以通過簡單的文本操作，轉移獎勵的偏好，實現可控的審美引導。然而，僅僅引導還不足以完全解決獎勵模型的固有偏見。例如，即使引導關注“真實感”，如果獎勵模型本身偏愛紅色，它仍可能傾向于給帶有紅色的“真實”照片打高分。為應對此挑戰，“語義相對偏好”機制應運而生。以往的方法可能通過引入多個具有不同偏見的獎勵模型來尋求折衷，但這往往只能獲得平庸的結果。SRPO則另辟蹊徑，它洞察到獎勵模型的偏見主要源于其圖像編碼器。因此，它創造性地提出：使用同一個獎勵模型，針對同一張圖像，生成一對“正向”和“反向”的獎勵信號。具體實現方式是通過提示增強。例如，輸入一個“正向”提示“一張逼真的照片”，和一個“負向”提示“一張卡通畫”，讓獎勵模型對同一張圖進行兩次評分。在優化過程中，模型會努力靠近“逼真”的特征，同時主動規避“卡通”的特征。在這個過程中，兩個信號中都存在的獎勵模型的一般性偏見（如對紅色的偏愛）會因為一正一負而被抵消，而我們真正期望的語義差異（逼真與卡通）則被保留并放大。這種操作堪稱天才之舉！

更有趣的是，借助Direct-Align的雙向優化能力，SRPO還實現了一種名為“基于反轉的正則化”的創新玩法。在去噪（正向）過程中，模型執行梯度上升，學習好的偏好；而在加噪（反向）過程中，則執行梯度下降，懲罰壞的偏好。通過在不同時間步解耦獎勵項和懲罰項，SRPO進一步增強了優化的魯棒性，使得獎勵黑客無處遁形。SRPO的優勢是顛覆性的：它實現了在線獎勵調整，用戶只需修改提示詞即可指揮AI，告別了繁瑣的微調；通過正負樣本對比，從根本上緩解了獎勵黑客問題；能夠實現對畫面風格、質感的精細化控制。最關鍵的是，它繼承了Direct-Align的高效率，以極低的成本完成了這一重大突破。

性能實測：數據與人眼的雙重認可

為了驗證SRPO的強大能力，研究團隊在FLUX.1.dev這一頂級的開源文生圖模型上進行了嚴格的性能測試。他們選用行業公認的HPSv2.1作為獎勵模型，并在人類偏好數據集HPDv2上進行訓練，隨后與ReFL、DRaFT-LV、DanceGRPO等主流在線強化學習方法進行了全方位的對比。評估維度兼顧了自動化指標和人類主觀評價。在自動化評估方面，SRPO在美學分數（Aesthetic Score）和PickScore上均位列第一。尤為驚人的是其訓練效率，僅需5.3個GPU小時（約等于10分鐘），而效果相當的DanceGRPO卻需要480個GPU小時，效率提升了近90倍。人類評估的結果更是令人矚目。在逼真度、美學和總體偏好方面，SRPO實現了斷層式的領先。其逼真度“優秀”率從基線模型的8.2%飆升至38.9%，提升了近五倍；美學“優秀”率從9.8%提升至40.5%；整體偏好“優秀”率則從5.3%提升至29.4%。這意味著，在未增加額外訓練數據的情況下，SRPO系統性、大幅度地提升了大規模擴散模型的逼真度，堪稱前所未有。

團隊還進行了深入的詳細分析，例如在不同獎勵模型（CLIP、PickScore、HPSv2.1）下的表現，發現SRPO的增強效果具有普適性，無論在何種評價標準下都能穩定發揮。他們還證明了在生成過程早期進行優化對于避免獎勵黑客至關重要，僅在后期優化時，被“黑”的概率會顯著增加。最令人興奮的是其精細化的控制能力。通過簡單的“控制詞”，SRPO就能讓模型在“明亮”、“暗黑”、“油畫”、“漫畫”、“賽博朋克”等多種風格之間自如切換。實驗結果表明，在獎勵模型訓練數據現頻率較高的詞匯，如“油畫”，控制效果尤為顯著。對于一些較少見的風格，如“文藝復興”，雖然效果稍弱，但通過組合提示（如“文藝復興風格的油畫”）也能獲得改善。這為未來個性化、定制化圖像生成開辟了廣闊的想象空間。

盡管SRPO已展現出驚人的實力，研究團隊仍謙虛地指出了其局限性，例如對某些冷門風格的控制力仍有待加強，以及內部工作機制的可解釋性尚需進一步深入研究。SRPO方法的出現，憑借其極致的效率和卓越的質量，將AI從單純的“模仿者”轉變為能夠理解并執行人類復雜審美需求的“藝術家”。