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SWAM把视频先验接到机器人动作上:随机场景成功率61.56%,超过OpenWAM 12.86个百分点

核心概要

上海交通大学等机构构建约4.7万小时多源数据池,把预训练视频模型的语言—视频先验延伸到语言—视频—动作学习,形成世界动作模型SWAM。在RoboTwin 2.0的50个操作任务上,SWAM在随机化Hard设置下成功率为61.56%,比最强基线OpenWAM高12.86个百分点;在干净Easy设置下为88.10%,略低于OpenWAM的89.30%。真实双臂平台上,三个任务平均Hard成功率40.00%,OpenWAM为23.33%。

Source-provided article image: SWAM: Scaling World Action Models with Cross-Modal Alignment
arXiv

深度剖析

世界动作模型在训练中同时预测视频变化与机器人动作,使视频预训练得到的语言—视频对应关系可以继续用于动作生成,而不是在引入动作监督后被替换掉。 此前的世界动作模型工作多集中在模型架构与训练机制上,视频预训练方法通常把语言—视频对齐当作已经建立好的基础,引入动作学习后如何保留这一先验、并处理语言—视频—动作之间的错位,缺少系统考察。 在RoboTwin 2.0的50个任务上,SWAM在随机化Hard设置下成功率为61.56%,比最强基线OpenWAM的48.70%高12.86个百分点;Easy设置为88.10%,OpenWAM为89.30%,两者在干净条件下接近。

模型由视频分支和动作分支组成,视频分支从Wan2.2-TI2V-5B初始化,动作分支随机初始化,两者各自保留残差流,信息只从视频单向流向动作。 动作分支不直接接收文本交叉注意力,语言信息只通过视频分支的注意力交互传入,从而复用视频预训练中已经建立的语言与视觉动态对应关系。 在相同的3万步多源预训练下,采用这一语言条件通路的双流结构Hard成功率为57.36%,比标准双流结构的52.48%高4.88个百分点;单流结构为52.56%。

多源经验按监督类型分工:通用视频与第一人称视频提供语言—视频监督,UMI演示与机器人演示额外提供状态和动作监督,没有有效动作标注的样本只参与视频学习。 在固定2万步预算下,第一人称视频与UMI数据按1:1采样时Hard成功率为53.84%,高于仅用UMI的51.28%,也高于仅用第一人称视频的42.56%。 UMI动作标注覆盖率从0%提高到100%时,Hard成功率从46.72%升到51.28%,提高4.56个百分点,且五个覆盖率水平上均随覆盖率上升。

启示与展望

评估覆盖RoboTwin 2.0的50个操作任务,以及双臂Flexiv Rizon 4平台上的叠杯、叠毛巾和礼物入盒三个任务;仿真每个任务与设置跑100回合,真实世界每个任务与设置固定10种布局、每种3次试验共30次。作者表示会公开数据、代码与模型权重。

作者指出,该方法在复杂推理和显式多阶段规划上支持有限,历史上下文长度也可能限制长程任务执行,并计划用记忆机制与分层规划来扩展。预训练规模带来的提升只在所评估的范围内持续,真实世界Hard成功率与部分成功率随训练视频小时从2.25万增至9万而上升。