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VLM 建立视觉—语言语义,VLA 把观测和指令直接映射成动作,WAM 再把动作与世界演化放进同一个学习问题;真正的机器人系统还必须经过实时控制与安全层。

图像 / state / 语言多模态编码未来或动作建模action chunk安全控制器新观测
理解VLM:image ↔ language
决策VLA:observation → action
预测WAM:observation + action → future
执行controller → robot
这不是一条固定流水线:VLA 可直接动作,WAM 也可与动作头共享 backbone;图的作用是先分清监督问题。

1. 从闭环,而不是模型名开始

语言目标 g + 相机 I + 本体状态 s
                 ↓
        语义 / 空间表征 z
                 ↓
        预测 action chunk â
                 ↓
      控制器、限幅、IK / WBC
                 ↓
              机器人
                 ↓
          新观测 I', s' ──┐
                           └── 回到开头

具身智能的关键不是一次答对,而是每执行一点动作就重新观察、重新估计并纠错。任何模型都只是这个反馈回路中的一个组件。

2. 四类模型分别学什么

类型典型映射擅长缺口
VLM图像 + 文字 → 文字/语义特征对象、属性、关系、开放词汇通常不输出可执行连续控制
VLA / policy观测 + 指令 → 动作端到端闭环控制可能靠相关性反应,未显式预测后果
World model状态/观测 + 动作 → 未来学习动力学、预测与规划会预测不等于会选动作
WAM观测 + 指令 ↔ 未来 + 动作联合学习“会发生什么”和“该怎么做”视频建模昂贵,接口设计仍在快速演化

3. VLA 不是“VLM 后面随便接一个头”

VLM 的语义先验很重要:它能识别“红色杯子”和理解“放进左边抽屉”。但 manipulation 还需要 VLM 预训练中很弱的信号:毫米级位置、可达性、遮挡、摩擦、接触时机和机器人自身状态。常见 VLA 因此由两部分组成:

  • 语义主干:继承互联网图文预训练,处理视觉和语言。
  • 动作专家:读取语义特征、本体状态与噪声动作,生成连续 action chunk。

RT-2 把动作离散成文本 token;OpenVLA 延续 token 化路线;π0 和 GR00T N1 则使用连续动作的 flow/diffusion 模块。它们都叫 VLA,但输出分布与实时特性很不同。

4. WAM 的三条主要路线

显式未来

先或同时生成未来视频,再利用未来表征产生动作。可检查“模型想象了什么”,但成本高。

隐式未来

用未来视觉 latent 作为训练目标,推理时不还原像素。便宜,但世界知识更难直接解释。

联合 token

视频、状态、动作进入同一个 Transformer,通过 mask 决定信息流,可联合或拆分去噪。

规划式 world model

预测多个候选动作后果,再用价值/目标选择。模型误差会在长 horizon 累积。

一种典型 joint-WAM 会把条件视频、待预测未来、state 与 action 打包为联合序列,共享 Transformer;视频与动作可同时做生成式建模,也可用 attention mask 切断动作对未来生成 token 的依赖,从而在部署时选择更快的 action-only inference。

5. 判断一个模型时问这七个问题

  1. 它看到几帧、几个视角、哪些本体状态?
  2. 语言是任务标签、自然语言,还是高层 subtask?
  3. 动作在哪个坐标系,绝对还是相对,频率多少?
  4. 输出单步还是 action chunk,分布如何建模?
  5. 未来预测是像素、latent,还是根本没有?
  6. 训练数据来自哪些本体,怎样混合和归一化?
  7. 最终证据是离线 loss、仿真 rollout,还是足量真实闭环试验?

6. 用数字建立系统量级

例 1:多模态序列长度

两路相机各 196 visual tokens,语言 32 tokens,state 8 tokens,总条件长度 $2×196+32+8=432$。若再拼 16 个 action tokens,总长 448;dense attention score 数从 $432^2=186{,}624$ 增至 $448^2=200{,}704$。

例 2:action chunk 对应多长物理时间

Policy 频率 20 Hz,chunk 有 16 步,则完整 horizon 为 $16/20=0.8$ 秒。若每次只执行前 4 步便重规划,闭环更新时间为 $4/20=0.2$ 秒。

例 3:世界模型怎样参与选动作

候选 A、B 的预测任务 reward 分别 0.9、0.7,碰撞概率 0.2、0.02。取安全代价权重 2,score A=$0.9-2×0.2=0.5$,B=$0.7-2×0.02=0.66$,所以选择较保守的 B。

例 4:端到端延迟预算

相机传输 18 ms、预处理 7 ms、策略 45 ms、安全检查 4 ms、网络与驱动 6 ms,总延迟 $18+7+45+4+6=80$ ms。20 Hz 一个周期只有 50 ms,因此会落后 30 ms。

核心边界:

语言推理强不等于操作强;视频预测漂亮不等于动作正确;action MSE 低也不等于闭环成功。三者需要分别验证。

自测

1. WAM 与普通 VLA 最本质的区别是什么?

WAM 把世界如何随动作演化也纳入学习目标或推理过程,而普通 VLA 可以只学习观测到动作的直接映射。

2. 为什么 VLM 不能直接等同于机器人策略?

VLM 的输出和训练数据不保证具备连续控制、机器人状态、接触动力学、实时性与安全约束。

3. 为什么隐式 future latent 也算 world modeling?

模型被要求从当前条件预测未来观测的表征,即使不解码成像素,也必须编码对未来演化有用的信息。

原始资料

RT-2 提出 VLA 命名并将动作表示为 token;π0 使用 VLM + flow matching;GR00T N1 展示双系统 VLA;FLARE 展示隐式未来表征对齐。