統一多模態大模型（U-MLLMs）逐漸成為研究熱點，近期GPT-4o，Gemini-2.0-flash都展現出了非凡的理解和生成能力，而且還能實現跨模態輸入輸出，比如圖像+文本輸入，生成圖像或文本。

相比傳統的多模態模型（比如 GPT-4V 或 DALL·E 3），這類模型在任務適應性和靈活性上更具優勢。然而，當前研究領域還存在幾個突出的問題：

1. 評測標準混亂：不同研究選用的評測數據集與指標各不相同，使得模型之間難以公平比較；

2. 混合模態生成能力缺乏評測體系：例如，在圖像中畫輔助線解題、根據推理結果生成圖像等案例雖然很有代表性，但沒有統一的 benchmark 能夠全面測評這類能力。

這些問題嚴重限制了U-MLLMs的發展和落地應用，因此迫切需要一個系統、標準的評測框架。

主要貢獻

MME-Unify（簡稱 MME-U）正是為了解決上述問題而提出的，具體貢獻如下：

首次提出統一評測框架：MME-U 是第一個涵蓋“理解”、“生成”與“統一任務（混合模態生成）”的 benchmark，支持從不同維度系統性評估 U-MLLMs 的綜合能力。

構建覆蓋廣泛的任務體系：

• 從12個現有數據集中篩選整理，形成10大類任務，包含30個子任務
• 理解類任務涵蓋：單圖感知、多圖推理、視頻理解等；
• 生成類任務涵蓋：文本生成圖像、圖像編輯、圖像轉視頻等。

統一評測標準：

• 將理解任務統一轉為多選題，使用準確率作為評測指標；
• 將生成任務的多種指標標準化、歸一化，輸出統一分數，便于橫向比較。

設計五類“統一任務”，考察模型對多模態信息的協同處理能力：

• 圖像編輯與解釋：模型需理解編輯指令并執行；
• 常識問答生成圖像：模型需根據問答內容生成合適圖像；
• 輔助線任務：要求模型畫出解幾何題所需的輔助線并解題；
• 找不同（SpotDiff）：在兩張圖中找并畫出差異；
• 視覺鏈式推理（Visual CoT）：邊推理邊生成下一步圖像結果。

實測分析12個主流U-MLLMs表現：包括 Janus-Pro、EMU3、Gemini 2 等，發現它們在多項任務中差異顯著，尤其是在復雜生成任務和指令理解方面仍有很大提升空間。

揭示了開放模型與閉源模型之間的差距：閉源模型如GPT-4o、Gemini 2.0 Flash在生成質量與細節還原度方面甚至優于一些專用生成模型（如 DALL·E-3）；而開放模型的性能則尚顯不足。

MME-Unify不僅為統一多模態大模型的評估提供了缺失已久的標準化工具，也進一步推動了這一方向從“炫技”向“實用”邁進，是當前U-MLLMs 領域不可或缺的基準評測體系。

分為三個主要評測能力板塊，涵蓋數據構建、任務設計與評估策略，整體條理清晰、便于理解。

MME-Unify 評測框架設計詳解

本節介紹MME-Unify的數據構建方式、任務標注流程以及統一的評測方法。MME-U將多模態統一模型能力劃分為三大類：

- 多模態理解能力
- 多模態生成能力
- 統一任務能力

2.1多模態理解（Multimodal Understanding)

數據構建

理解類任務根據視覺輸入類型劃分為三類：

- SIPU（單圖感知與理解）：評估圖文對的理解能力。- MITIU（多圖/圖文交叉理解）：評估模型處理多張圖和交替圖文輸入的能力。- VPU（視頻感知與理解）：評估模型的視頻理解能力。

共收集1900個樣本，覆蓋OCR、圖表解析、空間感知、屬性/行為推理等24種任務，其中感知類任務1600條，推理類任務300條，每類子任務不少于50對 QA 樣本。

QA 標準化轉化

為統一評估標準，所有理解類任務轉為四選一多選題，干擾項與正確選項語義接近；無法處理視頻的模型則使用關鍵幀，單圖模型取首圖。

評估策略

采用規則匹配法過濾答案（如 MME-Realworld），并隨機打亂選項順序以避免位置偏差。最終以平均準確率評估理解能力。

2.2 多模態生成（Multimodal Generation）

任務類型（6類）

1. FIR：圖像細節重建2. TIE：文本指導圖像編輯3. TIG：文本生成圖像4. CIVG：圖像+文本生成視頻5. TVG：文本生成視頻6. VP：視頻預測（預測后續幀）

每類任務不少于 200 個樣本，數據來源包括 COCO、MSR-VTT、Pexel 等。

數據標準化流程

- 屬性統一：將 30 多種屬性統一為 Text Prompt、Src Image、Ref Image、Video 等。- 任務專屬提示語：為每類生成任務設計 prompt 模板，并統一數據格式。

評估策略

• 各任務先用專屬指標（如 CLIP-I、FID、FVD）評估；
• 再將所有指標標準化到 0–100 分數區間；
• 取標準化后的平均分作為最終生成能力分數，實現跨任務可比性。

2.3 統一任務能力（Unify Capability）

MME-Unify 精心設計了5類混合模態統一任務，每類任務包括文本與圖像雙重輸入輸出，體現 U-MLLMs 的綜合處理能力：

1. 常識問答生成圖像（CSQ）

• 任務：根據常識謎語類問題選出正確答案并生成相應圖像（如“國寶” → 熊貓）。
• 流程：GPT-4o 生成問題，人工搜圖，模型需同時答題并作圖。

2. 圖像編輯與解釋（IEE）

• 任務：理解復雜編輯指令，生成修改圖，并解釋修改內容。
• 構建方式：
  文本選項由 GPT-4o 生成，圖像干擾項由 InstructPix2Pix 生成。模型需先解釋修改內容（文本問答），再輸出修改圖（圖像問答）。

3. 找不同任務（SpotDiff）

• 來源：SpotDiff 網站
• 模型需識別圖像對的不同區域，輸出數目和定位圖，考察空間記憶和視覺推理能力。

4. 幾何題輔助線任務（Auxiliary Lines）

• 來源：Geometry3K
• 模型需在圖上畫出解題輔助線，并作答（含邏輯和視覺兩部分），考察推理+生成整合能力。

5. 視覺鏈式推理（Visual CoT）

• 任務：通過逐步生成導航動作、坐標和迷宮圖像來走迷宮，模擬現實中的多步視覺決策過程。
• 每一步包括動作、坐標和圖像輸出，后續步驟包含歷史信息，實現逐步 reasoning。

統一任務評估策略

• 文本部分：

用 CLIP-T 相似度判斷模型生成解釋與正確選項的接近程度；或直接選擇選項。

• 圖像部分：

用 CLIP-I 計算生成圖與選項圖像的相似度，選出最高者。

acc 與 acc+：

acc：文本準確率與圖像準確率的平均值；acc+：文本和圖像都答對的樣本占比；

對于 Visual CoT，則分別統計動作、坐標、圖像的 acc，再取平均。

最終，MME-U 總得分為理解分 + 生成分 + 統一任務分的平均值，構成系統的、全面的模型評估體系。

有趣的實驗發現總結

本文對多模態大模型（MLLMs）和統一多模態大模型（U-MLLMs）進行了系統性評測，總共涵蓋了22個主流模型。研究重點集中在三個維度：理解能力（Understanding）、生成能力（Generation）以及統一能力（Unify Capability）。評估采用MME-U評分體系，并包含多個細粒度子任務。以下為實驗中的關鍵發現與亮點總結：

理解能力方面

• 表現最強的模型是閉源的 Gemini2.0-flash-exp，在所有理解類任務中遙遙領先。
• 開源陣營中表現最好的是Janus-Flow與Janus-Pro，它們采用了兩個獨立的視覺編碼器，分別用于理解與生成任務，成功避開了如VQGAN等通用 tokenizer 在圖像理解上的局限。
• 采用單一tokenizer 的模型（如 Emu3、Show-o）在理解任務上表現普遍較差，即便模型體量相當，也難以達到Janus系列的水準。
• MIO-Instruct展現了強大的理解能力，其背后是海量多模態數據（包含圖像、視頻、音頻）與復雜三階段訓練流程的支持，強調了數據多樣性在理解任務中的重要性。

生成能力方面

• 在圖像生成任務中，U-MLLMs的表現與專注型生成模型的差距不如理解任務那么大。
• 舉例來說，Gemini2.0-flash-exp 在Text-to-Image任務中甚至超過了DALL·E 3 六個點，展現出強大的生成潛力。
• 多數U-MLLMs（如 EMU3、HermersFlow、GILL）在圖像生成任務的平均得分均高于48，顯示基礎圖像生成已具一定可用性。
• 不過，在視頻生成任務上仍是短板。盡管如Emu3聲稱具備視頻生成能力，但由于缺乏相應 checkpoint，暫時無法驗證。
• 從圖像細節還原的角度看，當前開源U-MLLMs與DALL·E等模型仍有顯著差距，尤其是在特定文本細節（如T恤號碼、背景標語等）上的還原。

統一能力方面（Unify Tasks）

• 統一任務對模型提出了更高要求——既要生成合理圖像，又要完成對應文本推理。
• 目前，開源模型中表現最好的 Anole 在簡單任務上也僅有約60%的準確率，在復雜統一任務上幾乎沒有模型超過30%準確率。
• 在視覺鏈式推理（Visual CoT）任務中，無一模型能夠成功完成多步推理與圖像生成結合的完整流程。
• 分析顯示，統一任務對模型的多模態交叉能力提出了極高要求，目前仍是行業技術瓶頸。

深入分析與趨勢觀察

• 當前模型在基礎能力（理解/生成）與統一能力之間普遍存在 “性能權衡困境”：

例如，MiniGPT-5、GILL、Anole 在統一任務設計上更激進，但犧牲了基礎理解與生成能力，導致整體分數偏低。

而如MIO-Instruct雖然在基礎能力上表現優秀，但在圖文交錯生成的統一任務中表現不佳。

這種表現差異提示：現有訓練范式未能有效整合基礎任務與跨模態任務的學習目標，可能需要重新設計對齊策略或任務混合訓練流程。

總結

整體來看，U-MLLMs雖然展示了多模態統一任務的潛力，但距離實際可用仍有明顯距離。特別是在如何協調理解與生成、單步與多步、圖文協同等維度，仍存在諸多技術挑戰。MME-Unify提供了一套系統性測評框架，并量化了主流模型的能力上限，為未來模型設計提供了清晰參照與方向指引。

項目地址：

https://mme-unify.github.io