伯克利&Meta面向具身智能的世界模型:让AI通过全身动作「看见」未来

内容摘要本文基于 Yutong Bai、Danny Tran、Amir Bar、Yann LeCun、Trevor Darrell 和 Jitendra Malik 等人的研究工作。论文标题:Whole-Body Conditioned Egoce

本文基于 Yutong Bai、Danny Tran、Amir Bar、Yann LeCun、Trevor Darrell 和 Jitendra Malik 等人的研究工作。

论文标题:Whole-Body Conditioned Egocentric Video Prediction

论文地址:pdf/2506.21552

项目地址:PEVA/

参考阅读链接:YutongBAI1002/status/1938442251866411281

几十年来,人工智能领域一直在思考一个看似简单但非常根本的问题:

如果一个智能体要在真实世界中行动、规划,并且和环境互动,它需要一个怎样的「世界模型」?

在很多早期研究中,世界模型就是一个预测引擎:只要给它一个抽象的控制指令,比如「向前走一米」或者「向左转 30 度」,它就能模拟出未来的图像。这类方式在实验室环境里已经发挥过很大作用,但一旦放到真正复杂的人类生活环境,就常常捉襟见肘。

毕竟,人并不是一个漂浮在空中的摄像头。人有四肢、有关节、有骨骼,也有着非常具体的物理限制:

关节的活动范围

躯干的稳定性和平衡

肌肉力量的极限

这些物理约束决定了:并不是所有动作都能被执行,很多计划只能在可达、可平衡、可承受的范围内完成。而正是这样的物理性,才塑造了人类真实的动作方式,也塑造了我们能够看到的和不能看到的信息。

举一些例子:

你想看到身后的情况,就必须转头或者转身

你想看清桌下的东西,就必须弯腰蹲下

你想拿到高处的杯子,就必须抬起手臂并伸展身体

这些都不是凭空的,而是被身体结构和运动学约束的行为。所以如果 AI 也要像人一样预测未来,就得学会:预测自己的身体能做到什么动作,以及由此产生的视觉后果。

为什么说视觉就是规划的一部分?

从心理学、神经科学到行为学,人们早就发现一个规律:在执行动作之前,人会先预演接下来会看到什么。

例如:

走向水杯时,脑子里会提前预测水杯什么时候出现

转过一个拐角前,会猜测即将出现的景象

伸手的时候,会想象手臂何时进入视野

这种「预演」能力让人类能及时修正动作并避免失误。也就是说,我们并不是光靠看到的画面做出决策,而是一直在用大脑里的「想象」,预测动作的结果。

如果未来的 AI 想在真实环境中做到和人一样自然地计划,就需要拥有同样的预测机制:「我如果这样动,接下来会看到什么?」

世界模型的老思路和新思路

世界模型并不新鲜,从 1943 年 Craik 提出「小规模大脑模型」的概念开始,到 Kalman 滤波器、LQR 等控制理论的出现,再到近年用深度学习做视觉预测,大家都在试图回答:「我采取一个动作,未来会怎样?」

但是这些方法往往只考虑了低维度的控制:像「前进」、「转向」这类参数。相比人类的全身动作,它们显得非常简陋。因为人类的动作:

有几十个自由度的关节

有清晰的分层控制结构

动作对视觉的结果会随着环境不断改变

如果一个世界模型不能考虑身体动作如何塑造视觉信息,它很难在现实世界里生存下来。

PEVA 的小尝试

基于这样的背景,来自加州大学伯克利分校、meta的研究者们提出了一个看起来简单但非常自然的问题:「如果我真的做了一个完整的人体动作,那接下来从我的眼睛会看到什么?」

相比传统模型只用「速度 + 方向」做预测,PEVA 把整个人的 3D 姿态(包括关节位置和旋转)一并喂进模型,和历史的视频帧一起输入,从而让 AI 学会:身体的动作,会如何重新组织我们能看到的世界。

举一些例子:

手臂抬起 → 遮挡部分物体,同时也可能露出新的区域

蹲下 → 视角高度变化,地面特征出现

转头 → 原本背后的信息重新进入可见范围

这就是 PEVA 的核心:预测未来,不只是预测像素,而是预测身体驱动下的视觉后果。

PEVA 的功能

PEVA 目前能做的事情包括:

给定未来的 3D 全身动作,预测连续的第一视角视频。

分解复杂行为成「原子动作」,例如只控制左手或者头部旋转。

不仅做单次预测,还能生成最长 16 秒的视觉流。

支持「反事实」推断:如果做另一个动作,会看到什么?

在多条动作序列之间做规划,通过视觉相似度挑出更优方案。

在多样化的日常环境中学习,避免过拟合在简单场景。

一句话总结,PEVA 就像一个「身体驱动的可视化模拟器」,让 AI 获得更接近人类的想象方式。

技术细节

PEVA 的技术很简单直接,主要包括:

全身动作输入(48 维度的三维姿态)

条件扩散模型 + Transformer,兼顾视觉生成和时间逻辑

在真实同步的视频 + 动作(Nymeria 数据集)上训练

用时间跳跃策略预测到 16 秒

做一个可行的多方案规划:在若干个动作轨迹中,用视觉相似度挑一个最可能达成目标的方案。

研究者在文章中也用大篇幅讨论了局限和展望:例如只做了单臂或部分身体的规划,目标意图还比较粗糙,没法像人那样用语言描述目标,这些都值得后续慢慢补齐。

能力小结

从评估看,PEVA 在几个方面算是一个可行的探索:

短期视觉预测,与动作对齐度高。

长期可达 16 秒的视频,仍保持较好连贯性。

原子动作的控制能力,比如只预测手部动作、只预测转身。

规划:尝试多动作模拟,挑选最接近目标的一条。

这些能力至少证明了一个方向:用身体驱动未来的视觉预测,是走向具身智能的一种合理切入点。

展望

后续还值得探索的方向包括:

语言目标和多模态输入

真实交互中的闭环控制

对更复杂任务的可解释规划

当 AI 试着像人一样行动时,也许它同样需要先学会:如果我这么动,接下来会看到什么。

结语

或许可以这样说:「人类之所以能看见未来,是因为身体在动,视觉随之更新。」

PEVA 只是一个很小的尝试,但希望为未来可解释、可信任的具身智能,提供一点点启发。

 
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