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世界模型再进化!VLAW框架打造机器人“虚拟训练场”

来源:光明网2026-02-28 17:13

  光明网讯 具身智能的浪潮中,世界模型始终被寄予厚望。这个被称作“数字模拟器”的存在,是机器人成长路上的“虚拟训练场”——让机器在虚拟空间里无限试错、积累经验,无需触碰真实世界中昂贵的硬件,就能练就一身本领。可现实往往事与愿违,这座看似美轮美奂的“数字楼阁”,因物理保真度不足、预测过于乐观等问题,长期停留在“看起来有用”的层面,难以真正落地,成为制约具身智能前行的核心瓶颈。

  去年年中,谷歌Genie-3世界模型的问世,曾给行业带来一阵惊喜。它所构建的“无限交互世界”,能通过动作控制生成近乎无限的场景演化路径,让人们第一次直观感受到“可交互世界模型”的潜力。彼时,很多人畅想:若机器人能在这样的虚拟世界中完成亿万次训练,通用机器人是否就能触手可及?

世界模型再进化!VLAW框架打造机器人“虚拟训练场”

世界模型「盲目乐观地」自动补全了残缺的形状;世界模型「错误地」将真实世界里倒塌的方块误认为堆叠状态。

  畅想很快被现实击碎。当研究者试图将这种可交互世界模型用于机器人学习时,两个绕不开的本质问题浮出水面:世界模型擅长“伪装”,能做到“看起来对”,却难以还原真实的物理规律,做不到“物理上对”;更关键的是,机器人训练数据多是成功的演示案例,缺乏失败样本的滋养,让世界模型养成了“盲目乐观”的习性——它会自动补全残缺的形状,会把真实世界中倒塌的方块误认为堆叠状态,仿佛活在一个“没有失误”的理想国里。这种不准确性与过度乐观的叠加,让VLA(视觉-语言-行动)策略难以在其中稳定学习,世界模型的实用化之路陷入僵局。

  机器人在真实世界中的试错“学费”,本就贵到离谱。一次真机试错,不仅需要人工重置环境,还要有人全程盯防,避免机械臂出错造成危险,这使得真实世界的训练数据规模被死死限制,成为具身智能发展的“卡脖子”难题。人们迫切需要一个能让机器人自由试错的虚拟空间。

世界模型再进化!VLAW框架打造机器人“虚拟训练场”

论文链接:https://arxiv.org/pdf/2602.12063

GitHub 地址:https://github.com/Robert-gyj/Ctrl-World

  近期,清华陈建宇(星动纪元创始人)团队和斯坦福 Chelsea Finn(PI 创始人)团队基于Ctrl-World (两个团队的首个合作成果),再度携手,联合提出了VLAW框架,首次实现了VLA策略与动作条件世界模型的协同迭代优化,让两者形成一个“互相促进的闭环”:

  VLA策略采集的真实交互数据,反过来用于提升世界模型的物理保真度;

  世界模型生成的高质量虚拟数据,再用于持续强化VLA策略本身。

世界模型再进化!VLAW框架打造机器人“虚拟训练场”

  VLA 模型在真实世界的 rollout 耗时且难以扩展。在 VLAW 中,首先利用有限的真实世界在线 rollout 学习一个动作条件的世界模型,进而在想象中生成大规模的合成数据

  据了解,VLAW框架用四步走,将“让世界模型有用”的想法变成了现实。

  第一步,用包含成功与失败的真实试错数据微调世界模型,搭配DROID数据集避免过拟合,帮它戒掉“乐观病”;

  第二步,借助微调后的Qwen-VL视觉-语言奖励模型,自动判别虚拟数据的好坏,为训练把好质量关;

  第三步,在校准后的世界模型中,让机器人策略大规模试错,每个任务生成500条合成轨迹,让机器人在“想象中”扎实练手;

  第四步,融合真实与虚拟的成功样本优化VLA策略,既降低了强化学习的计算难度,又能让优化后的策略反哺世界模型,形成持续迭代的良性循环。

世界模型再进化!VLAW框架打造机器人“虚拟训练场”

  在相同的初始帧和完全相同的动作序列条件下,在不同世界模型中执行轨迹推演。预训练的 Ctrl-World 模型对于这些接触密集型任务的精度不足;仅用专家轨迹微调的世界模型往往过于乐观;相反,用策略在线 rollout 数据微调的世界模型能准确捕捉底层的物理动力学,与真实世界的结果高度吻合。

  研究团队通过动作重放评估发现,经VLAW校准后的世界模型,在视频质量指标上全面超越原始模型和仅用专家数据微调的模型,更重要的是,它的假阳性率大幅下降,再也不会把失败“脑补”成成功,即便面对20秒的长时程虚拟试错,也能保持较高的物理合理性。

  研究团队在DROID机器人平台上,针对堆叠积木、打开书本、擦除白板标记、舀取颗粒、画圆五类复杂任务做了实测——这些任务都涉及频繁的物理接触或可变形物体操作,是传统仿真模型很难建模的场景,也正是检验世界模型实用价值的关键场景。

  结果显示,VLAW支撑下的机器人策略成功率大幅提升,甚至能为真实世界的失败案例,在虚拟空间中找到成功的解决路径。

世界模型再进化!VLAW框架打造机器人“虚拟训练场”

  与基线方法的成功率提升对比。进行了两轮迭代训练,「Ours-1」表示 VLAW 方法经过第一轮在线 rollout 后的结果。总体而言,在多任务设置下 VLAW 持续优于 Filtered BC 和 DSRL 基线

  目前,VLAW的实验验证集中在五类任务上,研究团队表示,未来的研究将围绕世界模型的规模化和泛化性展开,持续提升世界模型的能力,让其能适配更多场景、更强的模型,真正成为通用机器人策略学习的核心工具:

  一是把真实试错数据扩展到更多样的机器人操控任务中,提升世界模型的通用泛化能力;

  二是结合更先进的视频生成模型,让世界模型的视觉预测和物理建模能力更上一层楼。

  在研究团队看来,随着视频生成模型的持续发展,以及大规模机器人交互数据的不断积累,让世界模型变得更通用、更精准、更实用,并基于打磨后的世界模型构建训练范式,将成为通用机器人策略学习的核心方向。

  未来的机器人,或许会先在由优质世界模型打造的虚拟世界里完成“满级训练”,把各种技能练到炉火纯青,再无缝落地到真实世界,从容完成各类复杂的操控任务。VLAW所构建的VLA策略与世界模型协同迭代的良性循环,让世界模型摆脱了“看起来有用”的桎梏,更让机器人在虚拟与现实的联动中,找到了高效学习、低成本试错的新路径。(战钊

[ 责编:焦子原 ]
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