Scaffolding Minds:优化多模态推理的隐空间视觉目标表示

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

本文提出了 Scaffolding Minds 方法,通过学习一个专用的脚手架编码器来获得优化的隐空间视觉目标表示,并同时学习强化学习采样器的均值和方差,将隐空间推理基线在 Frozen Lake 空间规划任务上提升 +9.5 分,并在九个视觉推理基准上平均提升 +5.6 分。

隐空间推理通过两阶段训练范式推动了多模态推理的发展:(1)在监督微调(SFT)阶段,将一张辅助图像编码为隐空间 token,以教授视觉思维链;(2)在强化学习(RL)阶段,利用奖励反馈进一步优化这些隐空间 token。本文指出了该框架在两个阶段中各自存在的一个关键局限。首先,SFT 阶段通常依赖现成的视觉编码器来编码辅助图像,所产生的隐空间表示可能并非最优,且可能无法与下游推理任务良好对齐。其次,现有的强化学习方法仅通过确定性正则化来处理隐空间分量,这虽然约束了策略的漂移,但并未为探索创建可替代的隐空间轨迹。为了解决这些局限,我们提出了 Scaffolding Minds。我们的方法学习了一个专用的脚手架编码器,以在隐空间中提供优化的目标,同时学习强化学习采样器的均值和方差。我们进一步表明,这两项改进是互补的,能够共同带来相对于强基线的显著提升。实验结果显示,与最强的隐空间推理基线相比,我们的方法在 FrozenLake 空间规划任务上提升了 +9.5 分,在 32x32 网格中提升幅度扩大到 +19 分,并在九个以视觉为主的推理基准上平均提升 +5.6 分。
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来源:https://huggingface.co/papers/2608.19669

摘要

潜在推理通过两阶段训练范式推动了多模态推理的发展:(1)将一张辅助图像编码为潜在 token,在监督微调(SFT)阶段用于教授视觉思维链(visual chain-of-thought);(2)在强化学习(RL)阶段,借助奖励反馈进一步精炼这些潜在 token。本文指出了该框架在两个阶段各自存在的一个关键局限。首先,SFT 阶段通常依赖现成的视觉编码器对辅助图像进行编码,产生的潜在表示可能次优,且未必与下游推理任务良好对齐。其次,现有 RL 方法仅以确定性正则化的方式处理潜在分量,这虽然约束了策略漂移,但并未为探索生成替代的潜在轨迹。为解决这些局限,我们提出 Scaffolding Minds。该方法学习一个专门的脚手架编码器(scaffolding encoder),在潜在空间中提供优化后的目标表示,并同时学习 RL 采样器的均值与方差。我们进一步证明这两项改进具有互补性,结合使用后在强基线上取得了显著提升。实验表明,我们的方法在 Frozen Lake 空间规划任务上比最强的潜在推理基线高出 +9.5 个百分点,在 32x32 网格上优势扩大到 +19 个百分点,并在九个以视觉为中心的推理基准上平均提升 +5.6 个百分点。

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