PhyBench|文本到图像评估数据集|物理知识应用数据集

PhyBench是由上海人工智能实验室创建的综合性T2I评估数据集，包含700个提示，涵盖力学、光学、热力学和材料属性四大类物理知识，共涉及31种不同的物理场景。该数据集旨在评估文本到图像模型在遵循物理常识方面的能力，特别是在世界模拟和日常任务中的应用。PhyBench通过严格的提示收集流程，确保评估集中在图像背后的物理知识，而非图像与提示的简单对齐。数据集的应用领域包括提升T2I模型在物理常识推理方面的性能，推动更接近真实世界模拟的技术发展。

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数据集介绍

构建方式

PhyBench数据集的构建旨在评估文本到图像模型对物理常识的理解。该数据集由700个提示组成，分为四大类：力学、光学、热力学和材料特性，涵盖了31种不同的物理场景。这些提示是通过使用教科书和GPT-4等工具，对物理场景进行细致的描述和扩展而创建的。每个提示都旨在隐含地评估模型是否能够独立地识别出背后的物理常识。此外，数据集的构建还考虑到了场景的简单性，以确保图像能够被文本到图像模型生成，同时又不失评价的深度。

特点

PhyBench数据集的主要特点在于其全面性和隐含性。全面性体现在它涵盖了广泛的物理常识，包括力学、光学、热力学和材料特性，以及31种具体的物理场景。隐含性则体现在提示的设计上，它们不直接揭示背后的物理知识，而是要求模型自行理解和应用这些知识。此外，数据集还通过使用GPT-4进行评估，确保了评价的准确性和与人类评价的高度相关性。

使用方法

PhyBench数据集的使用方法主要包括两个方面：生成图像和评估模型。首先，使用文本到图像模型根据数据集中的提示生成图像。然后，使用PhyEvaler评估框架对生成的图像进行评分。PhyEvaler框架利用GPT-4来为每个提示生成详细的评分标准，并据此对图像进行评分。评估结果将反映模型在生成符合物理常识的图像方面的能力。此外，还可以通过重写提示来提高模型的性能，这可以通过使用GPT-4来生成包含物理现象结果的显式提示来实现。

背景与挑战

背景概述

PhyBench数据集是一项重要的研究工具，旨在评估文本到图像（T2I）模型在生成符合物理常识的图像方面的能力。该数据集由上海人工智能实验室的OpenGVLab团队与上海交通大学、同济大学、香港大学、南京大学和密歇根大学的合作研究人员共同创建。PhyBench的构建是为了解决当前T2I模型在生成符合物理常识的图像方面的不足，这些图像对于构建现实世界的模拟器和日常任务至关重要。该数据集包括700个提示，涵盖力学、光学、热力学和材料特性四大类，共包含31个不同的物理场景。通过对6个流行的T2I模型进行评估，PhyBench揭示了当前模型在理解物理常识方面的局限性，并强调了在T2I模型中融入物理知识的必要性。

当前挑战

PhyBench数据集面临的挑战主要包括：1) T2I模型在生成符合物理常识的图像方面的挑战；2) 构建过程中所遇到的挑战。具体来说，当前T2I模型在理解物理常识方面存在显著差距，尤其是在力学、热力学和材料特性等场景中。此外，构建PhyBench数据集的挑战在于如何确保提示的隐含性，以便评估模型是否能够独立地识别物理常识，同时保证场景的简单性，以便模型能够生成相应的图像。为了应对这些挑战，研究人员采用了严格的流程来收集和验证数据集，并开发了PhyEvaler评估框架，以更准确地评估模型在PhyBench上的表现。

常用场景

经典使用场景

PhyBench数据集主要用于评估文本到图像（T2I）模型在生成图像时对物理常识的理解程度。该数据集包含了700个提示，涵盖了力学、光学、热力学和材料属性四大类，共31种不同的物理场景。通过评估T2I模型在这些场景下的表现，研究人员可以了解模型对物理常识的掌握程度，从而推动模型在物理常识理解方面的发展。

衍生相关工作

PhyBench数据集的提出，促进了T2I模型在物理常识理解方面的发展。基于PhyBench数据集，研究人员可以开展更多关于T2I模型物理常识理解的研究，例如开发新的评估方法、改进模型训练方法等。此外，PhyBench数据集还可以为其他领域的模型评估提供参考，例如视频生成、3D场景生成等。

数据集最近研究

最新研究方向

在图像生成领域，文本到图像（T2I）模型在生成图像方面取得了显著进展。然而，这些模型往往无法生成符合物理常识的图像，这在世界模拟和日常任务中是一个重要的能力。为了解决这个问题，我们引入了PhyBench，一个全面的T2I评估数据集，包括700个提示，涵盖四个主要类别：力学、光学、热力学和材料属性，涵盖了31个不同的物理场景。我们评估了6个突出的T2I模型，包括专有的DALLE3和Gemini，并表明将物理原理纳入提示可以增强模型生成物理准确图像的能力。我们的发现揭示了：1）即使是先进的模型在多种物理场景中也会出错，除了光学；2）GPT-4o，具有项目特定的评分说明，有效地评估了模型对物理常识的理解，与人类评估紧密一致；3）当前的T2I模型主要关注文本到图像的翻译，缺乏对物理常识的深刻推理。我们主张更加关注T2I模型内在的知识，而不仅仅是将它们作为图像生成工具。

相关研究论文

• PhyBench: A Physical Commonsense Benchmark for Evaluating Text-to-Image Models

  上海人工智能实验室 · 2024年