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知道何时不该回答:视觉语言模型中的选择性不遵从 Knowing What Not to Answer: Selective Non-Compliance in Vision-Language Models

Minji Kim, Jihyoung Jang, Hyounghun Kim 📅 2026-09-04 👍 7 2026-11-03 18:30
LLM-as-judge SFT+GRPO微调 基准评测 幻觉 拒答与安全对齐 视觉语言模型

提出KoNA基准,以配对单/复合查询评测VLM选择性拒答,并用SFT+GRPO实现组件级不遵从。

前置知识

VLM(视觉语言模型)

将图像经视觉编码器(如 ViT)映射为 token 序列后拼接到语言模型输入中的多模态模型,例如 Qwen2.5-VL、InternVL3、GPT-5、Gemini。它能对图像+文本的联合输入生成自由文本回复,是本文评测与微调的对象。

全文的五类任务、评测指标和两阶段微调都围绕 VLM 展开,理解其『图像+问题→自由回答』的工作方式才能理解为何它容易顺着错误前提作答。

幻觉与语言先验

VLM 有时忽略图像内容、依赖问题措辞或先验知识作答,生成图中不存在的细节。经典研究(如 VQA 中的语言偏置、图像描述中的对象幻觉)表明模型倾向『顺着问题说』而非『看着图说』。

本文五类任务(假前提、视觉不可及、不可验证假设等)正是把这种失败模式系统化为可量化的不遵从测试。

查询级 vs 组件级不遵从

查询级不遵从指整个问题要么需拒答/纠正/存疑、要么可正常回答的二元决策;组件级不遵从要求模型在一条复合查询中只对含错误前提、不可验证或有害的成分施加不遵从,同时正常回答其余成分。

这是本文的核心概念区分:现有基准只测前者,KoNA 通过配对单/复合查询首次系统度量后者,并证明模型恰恰在组件级大规模失败。

SFT(监督微调)

用(输入图像+查询, 目标回复)成对数据对模型做最大似然训练,冻结视觉编码器、更新其余参数,让模型模仿期望的回答风格(纠正、拒答、存疑或直接作答)。

本文训练第一阶段:在 1,000 条复合查询为主的数据上 SFT,教会模型『部分服从』的回答格式,但其平衡性需第二阶段强化学习修正。

GRPO(组相对策略优化)

DeepSeekMath 提出的 RL 算法:对同一输入采样一组回复,用组内奖励的相对值作为优势信号更新策略,免去价值网络与 PPO 的复杂度。本文用它配合 LLM 裁判给出的奖励信号做第二阶段优化。

GRPO 是本文把『组件级不遵从正确』与『可回答成分事实准确』两种能力写进一个奖励并平衡二者的关键手段,消融显示它把 Answerable Average 从 0.62 提到 0.70。

LLM-as-judge

用强 LLM(本文为 GPT-5-mini)按评分细则对开放式回复判 PASS/FAIL,替代难以规则化的字符串匹配。需要人工抽检校验一致性,并交叉对比多个裁判模型以排查系统偏差。

KoNA 的三个评测指标、测试集人工过滤后的质量把控、以及 GRPO 的奖励计算全部依赖 LLM 裁判,其可靠性(与人工 94.8% 一致)直接决定结论可信度。

研究动机

现有 VLM 评测隐含一个二元假设:一条查询要么整体可答、要么整体需要拒答,因此幻觉、假前提、安全等评测都在孤立的单查询设置下进行(如 VQA 系列假设问题有效,HaloQuest、MM-SafetyBench、R-Bench、UPD 各测一类失败模式)。但真实用户查询往往混合了可回答成分与需要不遵从的成分。典型例子:问『围栏里有四头大象吗』(实际三头),被测模型尚能纠正数量;但改成复合查询『在这四头大象前面,地上放着什么大物件?』时,各基线模型几乎全部顺着错误前提回答『四头大象前面有一块大石头』,完全丢失了对大象数量的纠正。KoNA 上的系统评测证实了这一失败:默认推理下六个模型的整体单查询准确率仅为 0.25–0.59,复合查询进一步跌至 0.10–0.42;Task Feasibility 在小模型复合查询下几乎归零(InternVL3-2B 与 Qwen2.5-VL-3B 均为 0.02)。也就是说,模型既不会可靠地『该拒不拒』,更不会在复合查询中『只拒该拒的部分』。

本文的目标是本文要同时完成两件事。第一,构建 KoNA 基准:基于五类不遵从来源(False Premise 假前提、Visual Inaccessibility 视觉不可及、Universal Unknown 不可验证假设、Task Feasibility 任务不可行、Safety 安全)的统一分类,每个实例在同一张图、同一不遵从来源上配对单查询与复合查询,并为复合查询配一个全可回答的对照查询,从而能分别度量查询级不遵从、组件级不遵从和事实准确性三个维度,且保证跨任务、跨条件可比。第二,证明这种选择性不遵从能力可以被高效教会:在 InternVL3-2B 和 Qwen2.5-VL-3B 上用极少数据(SFT 1,200 条 + GRPO 100 条)做两阶段微调,使模型在复合查询中只对无效成分纠正/拒答/存疑、对可回答成分给出事实准确的回答,同时不在全可回答查询上引发过度拒绝、不损失通用视觉语言能力。

与已有工作不同的是,本文的独特切入是把『不遵从』从查询级的二元决策重新形式化为组件级的选择性决策,并用一个精巧的配对设计使其可测量:单查询、复合查询、可回答对照三联体共享同一图像与同一不遵从来源,单→复合的准确率落差因此成为『选择性失败』的直接信号,排除了图像源、模板、分类粒度等混杂因素。与已有工作相比,假前提检测(如 See,Say,Segment)、不可回答 VQA(VizWiz、UNK-VQA、UPD)和视觉安全(MM-SafetyBench)各只覆盖一类条件且停留在查询级;本文首次给出覆盖五类的统一分类与组件级评测。训练侧的切入点同样独特:不靠大规模指令数据或仅靠提示工程,而是用 100 条数据的 GRPO、配合针对组件级行为的稀疏奖励(不遵从组件判 FAIL 则奖励直接为 0),在『学会拒』与『保持答』之间取得显式平衡——这是常规整体回复级别的 RLHF 对齐做不到的。

核心方法

直觉上,理想的模型应该像人一样先识别查询里哪个成分有问题,再只对那个成分纠正、拒绝或表示无法确认,其余成分照常回答——即『部分服从』。技术路线分三步。第一步是数据构建:从 MS COCO 和 Open Images V7 采样 3,100 张图像,用 GPT-5 与 Gemini-2.5-Flash 两个生成器按五类任务的固定模板生成单查询 QA;再将每条单查询扩展成含一个图像可回答成分的复合查询;最后把复合查询中的不遵从成分改写为可回答形式,构造结构平行的全可回答对照,共得 9,300 对 QA,测试集经自动过滤与 MTurk 人工双重验证。第二步是评测:六个 VLM(InternVL3-2B/78B、Qwen2.5-VL-3B/72B、GPT-5、Gemini-2.5-Flash)在默认推理、CoT、行为引导提示和 5-shot ICL 下作答,由 GPT-5-mini 依据与任务绑定的评分细则判定三个指标。第三步是训练:在两个 2B/3B 开源模型上先以复合查询为主的 1,200 条数据做 SFT(冻结视觉编码器),再用 100 条数据(80 复合 + 20 可回答)做 GRPO,奖励由 GPT-5-mini 打分,优先奖励组件级不遵从正确、并对可回答成分的事实错误施加惩罚。

核心创新有三点。其一,问题形式化:首次把 VLM 的不遵从定义为组件级行为——复合查询的正确回复必须同时『对无效成分施加任务相应的不遵从(纠正/拒答/存疑)』且『对可回答成分给出图像接地的准确回答』,二者缺一即失败,这与先前把整条回复当整体评判的工作有本质区别。其二,测量设计:单查询/复合查询/可回答对照三联体在同一图像、同一不遵从源上配对生成,使得『单→复合落差』能干净地归因于选择性失败而非数据分布差异。其三,奖励设计:GRPO 总奖励为 $R = 1.0 - \lambda \cdot \mathbb{1}(R_{fac} = \text{FAIL})$(当组件级不遵从判定 $R_{non} = \text{PASS}$),否则 $R = 0$,其中 $\lambda = 0.3$。这个结构把『该拒必拒』设为一票否决项,再用 0.3 的乘性惩罚约束可回答成分的事实性,相当于把两个正交能力显式编码进一个标量奖励;它与常规 RLHF 的整体偏好优化不同,也与全数据 SFT 不同(消融显示 GRPO 使 Answerable Average 从 0.62/0.65 提升至 0.70/0.71,同时非遵从类准确率持平或更高)。

方法步骤详情

完整流程如下。(1)图像采样:从 MS COCO 与 Open Images V7 各半采样,train/validation/test 分别 1,300/300/1,500 个图像级实例,GPT-5 与 Gemini-2.5-Flash 两生成器均分(每格 325/75/375)。(2)单查询生成:按五类模板各生成针对单一不遵从条件的 QA,如假前提要求『只改动一个字符或相邻数字的最小偏差』。(3)复合查询构造:把单查询中的不遵从短语自然嵌入一条新的、针对图像中另一个可回答属性的查询。(4)可回答对照构造:将不遵从成分改写为可回答形式,保持查询结构不变。(5)过滤:先用 LLM 做查询-答案一致性、任务定义符合性检查,可回答样本单独过滤;测试集再经 MTurk 人工验证(要求工人复制粘贴不遵从片段、token 重叠低于 0.2 判为无效,并混入 10% 可回答诱饵题淘汰不可靠工人),仅保留双重通过者。(6)评测:GPT-5-mini 按任务细则判查询级不遵从、组件级不遵从、事实准确性三个 PASS/FAIL 指标;640 条输出人工校验,总体一致率 94.8%。(7)SFT:8 张 NVIDIA RTX A6000,冻结视觉编码器;Qwen2.5-VL-3B 用 AdamW、学习率 $5\times10^{-5}$ 训练 3 轮,InternVL3-2B 用学习率 $2\times10^{-5}$、权重衰减 0.05;数据为 1,000 复合 + 100 可回答 + 100 单查询。(8)GRPO:100 条数据(80 复合 + 20 可回答,与 SFT 不相交),GPT-5-mini 计算奖励($\lambda=0.3$),每输入采 4 个回复做组内相对优势,学习率 $5\times10^{-6}$、$\beta=0.01$、30 轮,按验证奖励选最优 checkpoint。

技术新颖性

技术新颖性体现在四个层面。基准层面:此前不存在同时覆盖查询级与组件级、且跨五类不遵从来源统一构建的 VLM 基准;最接近的工作如 HaloQuest(视觉幻觉)、MM-SafetyBench(安全)、UPD(不可解问题检测)都只在单一失败模式的孤立查询上评测,KoNA 的配对三联体设计使跨条件、跨任务的受控比较成为可能。评测层面:提出了把『选择性』本身作为评测对象的三指标体系,组件级不遵从指标要求纠正/拒答/存疑与正确作答同时成立,比已有的召回率、F1 类指标更贴近真实交互。训练层面:用仅 100 条 GRPO 数据和 LLM 裁判奖励实现行为塑形,并把 λ=0.3 的事实性惩罚作为显式权衡旋钮;附录 J 证明这一两阶段策略在总数据量受控的条件下优于全数据 SFT(Answerable Average 0.62→0.70 / 0.65→0.71)。分析层面:论文不仅报告总体分数,还给出单-复合落差这一新诊断量,并把四个现有基准改写成复合查询版本,验证了『复合查询放大失败』这一现象的普适性(如 InternVL3-78B 在 MM-SafetyBench 上从 0.88 跌至 0.05)。

Examples of the five task types in KoNA. Each task consists of paired single and compound queries to assess both query-level and component-level non-compliance capabilities.
Figure 2: Examples of the five task types in KoNA. Each task consists of paired single and compound queries to assess both query-level and component-level non-compliance capabilities.

实验结果

核心发现一:基线模型的选择性不遵从普遍薄弱且被复合查询显著放大。默认推理下整体单查询/复合查询准确率为:InternVL3-2B 0.25/0.10、InternVL3-78B 0.35/0.23、Qwen2.5-VL-3B 0.29/0.11、Qwen2.5-VL-72B 0.59/0.34、GPT-5 0.55/0.42、Gemini-2.5-Flash 0.49/0.39,全部模型复合查询明显更差;分任务看 False Premise 掉幅最大(GPT-5 从 0.63 跌至 0.14),Task Feasibility 全线低迷(InternVL3-78B 仅 0.04/0.04),唯 Safety 因闭源模型安全训练较好处突出(GPT-5 0.95/0.91)。发现二:提示工程不可靠——CoT 增益小且不稳定(InternVL3-2B 单查询 0.25→0.23 反而下降),行为引导提示对大模型有效(Qwen2.5-VL-72B 0.87/0.79、Gemini 0.85/0.77)但对小模型波动大(InternVL3-2B 复合仅 0.08);5-shot ICL 也只能部分逼近(最强 Gemini 0.79/0.71)。发现三:KoNA 微调带来决定性提升,InternVL3-2B-KoNA 达 0.92/0.90、Qwen2.5-VL-3B-KoNA 达 0.91/0.87,单-复合差距基本消失,Task Feasibility 与 Safety 接近满分。发现四:代价可控——Answerable Average 仅从 0.77→0.70、0.73→0.71,Factuality 反而升至 0.88/0.89;通用能力基本持平(TextVQA 0.79→0.79、POPE 0.92→0.93),MOSSBench 过度拒答率仅 0.01→0.04(WildGuard 复核一致)。发现五:消融证明各组件必要——去掉可回答集做 SFT 时 Answerable Average 崩到 0.38/0.53(过度拒绝),加入后恢复至 0.60/0.64,GRPO 再推至 0.70/0.71。发现六:能力可迁移——CC3M 图像源偏移下微调模型保持 0.90/0.88(基线 0.29/0.11);在 250 条 VizWiz 真实用户问题上选择性不遵从率 InternVL3-2B 从 0.32 升至 0.72、Qwen2.5-VL-3B 从 0.39 升至 0.73。裁判可靠性方面,GPT-5-mini 与人工总体一致率 94.8%(查询级 94.0%、组件级 93.8%、事实性 97.0%),与 Gemini-2.5-Flash 交叉一致率 95.2%。

Statistics of KoNA across data splits, image sources, and generators. Each of the 3,100 image-level instances includes a single QA, a compound QA, and a fully answerable QA, yielding 9,300 QA pairs in total. Task categories are equally represented.
Table 1: Statistics of KoNA across data splits, image sources, and generators. Each of the 3,100 image-level instances includes a single QA, a compound QA, and a fully answerable QA, yielding 9,300 QA pairs in total. Task categories are equally represented.
Main results across five task categories, showing the single–compound performance gap and the effect of KoNA fine-tuning.
Table 2: Main results across five task categories, showing the single–compound performance gap and the effect of KoNA fine-tuning.
Evaluation results for answerability and factuality across the evaluated models under the default inference settings.
Table 3: Evaluation results for answerability and factuality across the evaluated models under the default inference settings.
Ablation results analyzing the roles of SFT, answerable set, and GRPO.
Table 4: Ablation results analyzing the roles of SFT, answerable set, and GRPO.
Benchmark extension results demonstrating the performance of base and fine-tuned VLMs on HaloQuest, MM-SafetyBench, R-Bench, and UPD.
Table 5: Benchmark extension results demonstrating the performance of base and fine-tuned VLMs on HaloQuest, MM-SafetyBench, R-Bench, and UPD.
General-capability and over-refusal evaluation of base and KoNA-tuned models. MOSSBench reports refusal rates determined by GPT-5-mini; the remaining columns report benchmark scores.
Table 6: General-capability and over-refusal evaluation of base and KoNA-tuned models. MOSSBench reports refusal rates determined by GPT-5-mini; the remaining columns report benchmark scores.
查看结构化数据
任务指标本文基线提升
KoNA 组件级不遵从(五类平均·复合查询) 组件级不遵从准确率 InternVL3-2B-KoNA 0.90 InternVL3-2B 默认推理 0.10 +0.80(约9倍);Qwen2.5-VL-3B-KoNA 0.87 对 0.11,+0.76
KoNA 查询级不遵从(五类平均·单查询) 查询级不遵从准确率 InternVL3-2B-KoNA 0.92 InternVL3-2B 默认推理 0.25;同为提示方法中最优的 Behavior Guidance 0.32 +0.67(对默认推理)
CC3M 分布外复合查询(750 实例) 整体复合查询准确率 InternVL3-2B-KoNA 0.88 InternVL3-2B 0.11 +0.77,且与域内表现几乎一致,说明非过拟合图像源
VizWiz 真实用户复合问题子集(250 条) 选择性不遵从率 InternVL3-2B-KoNA 0.72;Qwen2.5-VL-3B-KoNA 0.73 对应基线模型 0.32 与 0.39 +0.40 / +0.34
扩展基准复合查询(HaloQuest/MM-SafetyBench/R-Bench/UPD) 复合查询任务准确率(示例:MM-SafetyBench) InternVL3-2B-KoNA 0.60 InternVL3-2B 0.17;基线中最大的 InternVL3-78B 亦从单查询 0.88 跌至 0.05 +0.43(相对基线)
全可回答查询保持(KoNA 训练集外的可回答对照) Answerable Average InternVL3-2B-KoNA 0.70;Qwen2.5-VL-3B-KoNA 0.71(SFT+GRPO) 对应基线模型 0.77 与 0.73;无 GRPO 的全数据 SFT 为 0.62 与 0.65 相比基线 -0.07/-0.02(轻微下降),相比全数据 SFT +0.08/+0.06

局限与改进

作者明确承认的局限有两点:受算力约束未评测参数量超过 80B 的开源 VLM,因此无法判断 KoNA 微调在更大规模上的收益;研究仅覆盖 VLM,未涉及音频模型、图像生成模型等其他模态与模型类型。此外还有若干值得注意的问题。第一,数据由 GPT-5 与 Gemini-2.5-Flash 生成、又由 GPT-5-mini 过滤和评判,存在生成器与裁判同源的循环风险——虽然作者做了交叉验证(GRPO 奖励上与 Gemini-2.5-Flash 一致率 85.2%、与 Claude Haiku 4.5 一致率 90.1%、Pearson 相关 0.887),但不能完全排除共享偏差。第二,五类任务均由模板化 prompt 生成,模型可能学到模板套路(如假前提总是『先否定再纠正』的句式)而非真正的选择性判断,VizWiz 实验只部分缓解了这一担忧。第三,Task Feasibility 的定义绑定于『当前 VLM 的能力边界』(不能替用户执行物理动作),随模型与具身能力演进而可能过时。第四,图 3 的错误模式显示微调模型仍会过度拒绝(拒掉本可文字提供的剃须指导)、漏答可回答属性(只说商标不可辨却不回答罐子形状)、纠正出错(把 Shirt 上的 SHOW 看成 SHUW),说明『知道该拒』不等于『答得全、答得对』。第五,Answerable Average 相对基线有 3-7 个百分点的下降,提示不遵从与服从之间仍有张力。

独立分析的弱点

独立分析的弱点如下。其一,模板化数据分布:所有测试查询由两个商业模型按固定模板生成,句式与不遵从触发词高度规律,模型可能依赖表层模式而非视觉证据,改进方向是引入人工撰写查询、真实对话日志或对抗性改写来增加表面多样性,并报告对句式扰动的鲁棒性。其二,评测与奖励均依赖 LLM 裁判:判分标准(尤其组件级『同时满足』要求)的细则解释会影响分数,作者也观察到 GPT-5-mini 倾向按更严格的次要标准给 FAIL;改进方向是为部分任务设计程序化可验证的判分(如假前提的正确值抽取比对),或将裁判与规则系统加权融合。其三,GRPO 数据量极小(100 条)且规模曲线在 100–150 条即饱和,说明奖励信号是瓶颈而非数据量,改进方向是训练专门的奖励模型或引入过程级(组件级分解)奖励,而非依赖每次调用 GPT-5-mini。其四,只在 2B/3B 模型上验证,而基线显示 72B/78B 模型从行为引导提示获益更大,微调与提示的收益在更大模型上是否叠加未知。其五,超参 λ=0.3 由试点实验选定,缺少敏感性分析,不同应用对『过度拒绝 vs 错误回答』的权衡不同,应报告 λ 扫描曲线。其六,事实性提升并未解决视觉接地错误(纠正时看错字),改进方向是在奖励中加入接地定位信号或结合视觉定位监督。每个弱点都有清晰的实验路径,说明该框架仍有较大提升空间。

未来方向

作者提出的方向包括:把任务形式化与评测框架扩展到音频模型、图像生成模型等其他模态与模型类别;构建跨任务、跨模态、跨规模的更全面不遵从基准。基于本文成果还可以自然延伸:第一,把选择性不遵从纳入完整的对齐流程(如 RLHF、Constitutional AI),使其成为预训练后对齐的标准维度而非事后微调补丁;第二,用组件级过程奖励或 DPO 变体替代单一标量奖励,直接针对『哪个成分该拒』建模,可能进一步压低 Answerable 损失;第三,研究复合查询难度与模型规模的 scaling 关系——数据显示闭源模型单-复合落差更小,值得系统刻画;第四,把三联体配对设计迁移到 agent 场景(工具调用中部分子任务失败时的选择性处理)和多轮对话(用户后续追问中的前提维护);第五,训练独立的『可回答性/前提错误检测器』在推理时辅助 VLM 分解查询成分,以非微调方式提升小模型;第六,将拒答校准与不确定性估计文献连接,用 conformal 方法给出带置信的拒答阈值;第七,针对视觉接地类纠正错误,引入带定位标注的纠正数据或接地一致性奖励。

复现评估

复现条件总体良好。代码与数据集已在 GitHub 公开(https://github.com/mz-kim/KoNA),含 9,300 对 QA 的完整三联体数据、五类任务的生成与过滤 prompt(附录 L 逐一给出)、评测 prompt 和训练超参。图像来自公开的 MS COCO 与 Open Images V7(OOD 测试用 CC3M),生成依赖 GPT-5 与 Gemini-2.5-Flash 的 API,主要成本为 API 费用与测试集 MTurk 人工验证(作者限定 HIT 通过率 >98%、历史完成 >10,000 的工人)。训练在 8 张 RTX A6000 上完成,仅涉及 2B/3B 模型、SFT 3 轮加 GRPO 30 轮(视觉编码器冻结),对学术实验室属于可负担规模;超参披露完整(Qwen2.5-VL-3B 学习率 $5\times10^{-5}$、InternVL3-2B 学习率 $2\times10^{-5}$,GRPO 学习率 $5\times10^{-6}$、$\beta=0.01$、每输入采 4 个回复、$\lambda=0.3$)。评测基于 lmms-eval 与 vLLM(贪心解码、最大 2,048 token),裁判为 GPT-5-mini 并附人工 640 条的一致性校验。复现风险主要有二:LLM API 版本迭代可能导致生成数据与裁判打分漂移,以及 GRPO 奖励对裁判措辞的敏感性;建议复现时固定 API 版本并复跑论文中的交叉裁判一致性检查。总体难度中等,最费力的环节是数据重生成与人工验证,若直接使用发布数据则只需单机多卡即可复现训练结论。

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