復旦&通義萬相提出ProMoE，顯式路由引導打破DiT MoE scaling瓶頸

混合專家架構（Mixture-of-Experts，MoE）在擴展模型容量的同時保持了計算效率，在大語言模型（LLM）的發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用。然而，現有方法將 MoE 應用于 Diffusion Transformer（DiT）時，卻發(fā)現收益非常有限，無法復刻 MoE 在 LLM 中的成功。

為什么同樣的架構，跨界到視覺生成領域就「水土不服」了？

近期，來自復旦大學、阿里通義萬相Wan Team、浙江大學和香港大學的研究團隊指出，視覺 Token 的高度冗余性和功能異質性阻礙了視覺 MoE 中專家的專業(yè)化（specialization）。為此，他們提出了 ProMoE，一種帶有顯式路由引導的兩步路由 MoE 框架。相關論文已被 ICLR2026 接收，第一作者為復旦大學博士衛(wèi)昱杰。

• 論文標題：Routing Matters in MoE: Scaling Diffusion Transformers with Explicit Routing Guidance
• 論文地址：
• https://arxiv.org/abs/2510.24711
• 代碼：
• https://github.com/ali-vilab/ProMoE

視覺 Token 與語言 Token 的差異

為了探究 MoE 在 DiT 中收益不明顯的原因，研究團隊發(fā)現，視覺 Token 具有兩個獨特的屬性，導致傳統的隱式路由分配策略產生次優(yōu)的效果：

• 高度空間冗余性（High Spatial Redundancy）：離散的文本 Token 語義高度濃縮且差異明顯，而連續(xù)的圖像 Patch（視覺 Token）在空間上高度耦合，存在大量的冗余信息，導致視覺 MoE 中的專家往往學到同質化的特征。

• 功能異質性（Functional Heterogeneity）：擴散模型普遍依賴無分類器引導（CFG）技術。這就導致輸入 Token 天然分為兩派：條件 Token 和無條件 Token。標準 MoE 范式對它們一視同仁、同時分配，忽略了它們不同的功能角色。

圖 1：（a）我們從 110 個 ImageNet 類別中隨機抽取 1k 個中間層 Token，進行 10 簇 k-means 聚類（以顏色區(qū)分）。以類別名稱 / 標簽作為輸入時，LLM Token 形成緊湊、分離良好的簇，語義密度高，而視覺 Token 則較為分散。這種差異可以用類間距離與類內距離的比值來量化（19.283 ? 0.748）。（b）我們對每個 MoE 層的專家權重矩陣進行奇異值分解，并計算由其左前 k 個奇異向量張成的子空間的平均相似度來衡量專家間的多樣性。引入路由引導（我們的方法）可以增強專家間的多樣性。

ProMoE：兩步路由與顯式語義路由引導

MoE 的核心原則是專家專業(yè)化（Expert Specialization），即確保每個專家都能獲取集中且不重疊的知識。為了在視覺模型中實現「專家內一致」和「專家間多樣」，ProMoE 引入了兩步路由器（Two-Step Router）和路由對比學習（Routing Contrastive Learning）。

兩步路由器

• 第一步：條件路由（Conditional Routing）

路由器首先根據 Token 的功能角色進行硬路由分配。無條件圖像 Token（來源于 null conditioning 下的圖像 Patch）被直接分配給專門的無條件專家（Unconditional Experts）進行處理。而條件圖像 Token 則進入下一步，交由標準的路由專家（Routed Experts）進行處理。這種機制實現了專家的功能隔離。

• 第二步：原型路由（Prototypical Routing）
  

對于條件圖像 Token，ProMoE 引入了一組可學習的「原型」（Prototypes），每個原型對應一個特定專家。原型路由在隱空間中計算 Token 與各個 Prototype 之間的余弦相似度，并選擇 identity function 作為激活函數得到路由分數，分數較高的 Token 會被分配給對應的專家。

顯式語義路由引導：路由對比學習（Routing Contrastive Learning）

為了顯式增強原型路由的語義引導，ProMoE 提出了一種無需手動標注的路由對比損失（Routing Contrastive Loss，RCL）。在訓練過程中，RCL 會產生兩種影響：

• 拉近：將 Prototype 拉向分配給它的 Token 集合的質心，確保同一個專家處理的 Token 是語義相似的。

• 將 Prototype 推離其他專家處理的 Token 集合的質心，鼓勵不同專家之間形成差異化，增強多樣性。

同時，實驗發(fā)現 RCL 中的「推開」操作在語義層面上天然起到了負載均衡的作用，比傳統的負載均衡損失更加靈活且有效。

圖 2：ProMoE 架構概覽。輸入 Token 通過條件路由被分為無條件 Token 子集和條件 Token 子集。無條件圖像 Token 由無條件專家處理。條件圖像 Token 通過基于可學習原型的原型路由進行分配。路由對比學習顯式增強了原型路由中的語義引導。

算法偽代碼如下：

實驗結果

模型配置

與 Dense Model 的對比

ProMoE 在各種規(guī)模和設置下均穩(wěn)定超越了稠密模型。亮眼的是，參數量僅 1.063B 的 ProMoE-L-Flow，憑借更少的激活參數，超越了計算量更大的 Dense-DiT-XL-Flow。

與 SOTA MoE Model 的對比

ProMoE 超越現有的視覺 MoE 方案。特別是，用 1.063B 超越了擁有 16 個專家，1.846B 的 DiffMoE。

Text-to-Image 驗證

在 GenEval bench 中，ProMoE 在所有子任務上優(yōu)于標準的 Token-Choice MoE 模型，展現出一定的泛化能力。

可視化結果

Class-to-image generation

Text-to-image generation

收斂性分析

訓練曲線顯示，ProMoE 的收斂速度明顯快于稠密模型和現有 MoE 模型。

Scaling 實驗

ProMoE 展現出一定的擴展?jié)摿ΑｋS著模型尺寸從 Base 擴展至 XL，以及專家數量從 4 逐步增加到 16，ProMoE 的生成性能均呈現出穩(wěn)定的提升。

消融實驗

總結

通過分析語言和視覺 Token 之間的差異，ProMoE 提出了一種帶有顯式路由引導的 MoE 框架。通過巧妙設計的條件路由、原型路由以及路由對比學習機制，ProMoE 用更少的激活參數超越了 Dense Model 以及現有 MoE 方法。這為如何在大規(guī)模擴散模型中高效引入 MoE 架構提供了一套可能的開源范式。

更多技術與實驗細節(jié)，歡迎閱讀原論文。