什么是“关系幻觉”？
如今，多模态大语言模型（MLLMs）已经在我们生活中随处可见，无论是聊天机器人还是自动驾驶，甚至是医疗诊断，都有它们的身影。然而，这些模型有时却会“编故事”，做出与现实不符的错误回答，我们称之为“幻觉”现象。
在过去的研究中，幻觉往往被简单地分为对象级（判断是否存在某个物体）和属性级（判断物体的颜色、形状等特性）。但现实世界中，还有更复杂的幻觉类型——关系幻觉。这种幻觉涉及到两个及以上物体之间的逻辑关系，比如“桌子上的杯子”或“男孩在吃披萨”，模型可能错误地描述这些关系，造成严重后果。
大模型的“小毛病”：关系幻觉究竟是什么？
随着多模态大语言模型（MLLMs）的兴起，这些模型在文本与图片等多种模态之间表现出了强大的能力。然而，它们也有自己的“软肋”：会产生错误甚至虚假的描述，尤其是描述图片中物体之间关系时的错误。
这种错误不仅仅是误判物体（object hallucination）或属性（attribute hallucination），而且还可能涉及复杂的关系推理。
关系幻觉的危害显而易见，比如在医疗诊断、自动驾驶等领域，这种错误可能会带来严重后果。因此，我们迫切需要一个高质量的数据集来系统地分析、评估并改善大模型的关系幻觉问题。
Reefknot横空出世：关系幻觉领域的里程碑式贡献
论文标题：
Reefknot: A Comprehensive Benchmark for Relation Hallucination Evaluation, Analysis and Mitigation in Multimodal Large Language Models （2025 ACL, Findings）
论文链接：
https://arxiv.org/abs/2408.09429
代码链接：
https://github.com/JackChen-seu/Reefknot
研究团队：
香港科技大学（广州）、香港科技大学
3.1 Reefknot不止于评测，更关乎“真知灼见”
Reefknot 不是一个简单的测试集，它是一个包含超过 20000 个真实世界样本的综合性基准，致力于对关系幻觉进行全面评测、深入分析和有效缓解。
1. 精心构建的“考题”：源于真实，拒绝臆造
研究者们首先对“关系幻觉”给出了系统性的定义，从感知（Perceptive）和认知（Cognitive）两个维度进行剖析。
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感知关系：指的是那些具体的空间方位关系，比如“在…上（on）”、“在…后面（behind）”、“在…里面（in）”等。
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认知关系：则包含更抽象的动作或状态，比如“吹（blowing）”、“看（watching）”、“读（reading）”等。
为了保证“考题”的真实性和高质量，Reefknot 的构建过程可谓煞费苦心：
⦁ 数据来源：核心数据来源于广泛使用的 Visual Genome 场景图数据集，确保了场景的真实性和多样性。
⦁ 拒绝“二手”信息：Reefknot 中的关系三元组（例如：<Boy , behind, sofa>）直接从原始数据中提取，更符合关系词在日常生活中的分布，力求原汁原味。
⦁ 严格筛选与分类：
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首先研究团队对从 VG 数据中构建场景图并识别出的关系三元组进行过滤，去除冗余、错误或描述不清的信息。
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随后利用 GPT 辅助，将筛选后的关系精心划分为“感知”和“认知”两大类。
⦁ 多样化的“考查方式”：Reefknot 设计了三种不同的提问方式，全方位考察模型对关系的理解和推理能力：
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“是不是”题（Yes / No）：
通过正负样本对比（比如同时问 “A 是不是在 B 的上面”和 “A 是不是在 B 的下面”），考察模型能否准确判断。
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“选哪个”题（Multiple Choice Questions, MCQ）：
设置一个正确答案和三个干扰选项，在有限词汇内评估模型抵抗关系幻觉的能力。
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“问与答”题（Visual Question Answering, VQA）：
开放式提问，全面评估模型的指令遵循能力和在开放环境下的关系感知能力。
⦁ 专家“三堂会审”：
构建好的问题集还要经过至少三轮、四位领域专家的严格“人工审核”，剔除那些没有信息量（比如“窗户是不是在墙上？”这类无需看图就能回答的问题）或表述不当的问题，确保每一道“考题”都具有含金量。
经过这一系列复杂精密的流程，最终形成了包含 11084 张图片、总计 21880 个问题的 Reefknot 基准数据集。
2. “大摸底”揭示真相：现有模型“偏科”严重
用 Reefknot 对主流的多模态大模型进行一番“大摸底”后，研究者们发现了一些值得深思的现象：
⦁ 关系幻觉普遍存在且更严重：
结果显示，当前大部分 MLLMs 在处理关系幻觉方面表现不佳，甚至比处理物体幻觉还要吃力。
这说明，让模型“看懂关系”确实是个大挑战。
▲ 测评基座模型上物体幻觉和关系幻觉的幻觉率
有一个与直觉可能相悖的发现是，模型在判断具体的“感知关系”（如方位）时，比判断抽象的“认知关系”（如动作）更容易产生幻觉，错误率平均高出 10% 左右，在某些模型和设置下甚至超过 30%。
▲ 测评主流模型在 Reefknot 上的表现
研究者推测，这可能是因为模型在预训练和微调阶段接触了大量图文描述数据，这些数据通常更侧重于描述抽象动作行为（认知关系），而相对忽略了对常识性空间位置（感知关系）的标注。
3.2 Reefknot的“独门秘籍”：侦测并校准关系幻觉
Reefknot 不仅是一个优秀的“考官”，还是一位出色的“诊断师”和“治疗师”。研究团队基于对幻觉产生机制的深入分析，提出了一种名为 Detect-then-Calibrate（先侦测后校准）的创新缓解策略。
▲ MiniGPT4-v2-7B 和 LLaVA-13B 的发生幻觉时的层级变化规律
研究团队通过剖析不同尺寸的模型在不同层间对答案的信心变化，并观测到往往在发生幻觉时，在深层会伴随着概率的突变交错。同时剧烈的概率变化也是导致熵值的急速上升。
核心洞察：研究发现，当模型产生关系幻觉时，它对答案的“自信心”会显著下降。正常情况下，模型给出正确答案的概率可能高达 90% 以上，但产生幻觉时，这个概率可能骤降到 50% 多一点。这种不确定性可以用“熵值（Entropy）”来衡量，熵值越高，不确定性越大，产生幻觉的可能性也越高。
▲ Detect-then-Calibrate 算法流程
“侦测-校准”两步走：
1. 侦测（Detect）：设置一个熵值阈值。如果模型输出答案的熵值超过了这个阈值，就认为模型可能正在“胡说八道”。
2. 校准（Calibrate）：一旦侦测到潜在的幻觉，就利用模型中间层（这些层通常包含更原始、更少被“带偏”的信息）的隐藏状态来“校准”最终的输出。
这种方法并非对所有情况都进行干预，而是精准打击那些可能产生幻觉的“高危病例”，避免“误伤”正常的回答。
▲ 一个真实的幻觉案例及校准过程
实验结果表明，这套“组合拳”效果显著，在 Reefknot 以及另外两个关系幻觉数据集上，平均能将幻觉率降低 9.75%！
▲ Detect-then-Calibrate 方法与其他缓解方法的性能对比
总结与展望
Reefknot 的提出，为多模态大模型关系幻觉的研究提供了一个全面、真实、可靠的基准。它不仅揭示了当前模型在关系理解方面的短板，还提供了一套行之有效的缓解策略。
研究者们期待，Reefknot 能够像一块坚实的“礁石”一样，为构建更值得信赖、更智能的多模态 AI 系统奠定重要基础，让 AI 真正做到“眼明心亮”，更好地服务于人类社会。
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（文：PaperWeekly）