清华朱军组&NVIDIA提出DDO：扩散/自回归模型训练新范式

文章一作郑凯文为清华大学三年级博士生，研究方向为深度生成模型，曾提出流式扩散模型最大似然估计改进技术 i-DODE，扩散模型高效采样器 DPM-Solver-v3，扩散桥模型采样器 DBIM 以及掩码式离散扩散模型采样器 FHS 等。 清华大学朱军教授团队与 NVIDIA Deep Imagination 研究组联合提出一种全新的视觉生成模型优化范式 —— 直接判别优化（DDO）。该方法将基于似然的生成模型（如扩散模型、自回归模型）隐式参数化为 GAN，从而设计出一种无需额外网络、训练高效的微调方法，并大幅突破传统最大似然训练的性能瓶颈。 近年来，扩散模型（Diffusion Models）和自回归模型（Autoregressive Models）在图像生成中占据主导地位，如 NVIDIA 的 EDM 系列扩散模型和字节跳动以 VAR 为代表的视觉自回归模型。相比 GAN（Generative Adversarial Networks）这类直接优化数据生成过程的隐式生成模型，扩散模型和自回归模型均属于基于似然的生成模型（Likelihood-Based Generative Model），它们显式估计数据的对数似然（log-likelihood），具有训练稳定、样本多样性强、容易规模化的特点 然而，这类模型广泛采用的最大似然估计（Maximum Likelihood Estimation, MLE）训练损失对应的是正向 KL 散度，会导致「mode covering」问题：模型倾向于覆盖所有数据模式而非聚焦主要分布，并且会在低估数据集中任何样本的似然时遭受严厉惩罚，从而使生成结果模糊或失真，在模型容量不足时限制了生成质量。例如，i-DODE 作为专注于似然的模型，虽然在密度估计任务上达到了最先进水平，但在 FID 等视觉质量指标下表现不佳。现有视觉生成模型也往往依赖引导（guidance）方法，如无需分类器的引导（Classifier-Free Guidance, CFG），来抑制低质量生成样本。 为解决 MLE 的局限性，文章考虑使用GAN 式判别的思想，在训练目标中引入反向 KL 散度的成分，强化模型在真实数据附近的密度，同时抑制错误区域，将模型分布由图（a）：强调密度覆盖，微调为图（b）：强调密度集中，从而提高生成保真度与有限模型容量下的生成质量。然而，直接使用 GAN 损失会引入额外的判别器网络与工程优化上的复杂性，尤其对于扩散/自回归模型这类需要迭代式多步生成的模型。 具体来说，DDO 引入待微调的目标模型和一个冻结的参考模型（均初始化为预训练模型），使用两个模型的对数似然比构造「隐式判别器」，得到可直接应用于扩散模型和自回归模型的 GAN 式优化目标： DDO 为扩散模型和自回归模型提供了即插即用的新训练目标，其微调后的模型和原模型具有完全相同的网络结构和采样方式，而在生成质量上大大增强 更重要的是，DDO无需修改网络结构、不增加推理成本，且与主流 CFG 等引导方法兼容，可叠加使用进一步提升性能。如在视觉自回归模型 VAR 上，微调后的模型通过控制 CFG 的强度，得到的FID-IS 曲线整体显著优于原模型 DDO 参数化的灵感来自于语言模型中的直接偏好优化（DPO, Direct Preference Optimization），但其目标从「成对的偏好对齐」扩展到了「分布对齐」，更为通用。DDO 虽然没有「奖励」的概念，但其中使用自生成样本作为负例的思想也与大语言模型中流行的 RL 算法如 GRPO 具有相似性，这允许模型从错误中反思学习。也就是说，GRPO 中负例的作用同样可以解释为使用 reverse KL 散度抑制 mode covering 趋势从而提升生成质量，这在数学推理等任务中具有重要意义。该思路有望扩展至多模态生成等任务，构建统一的对齐范式