让机器人理解“把杯子放进抽屉”这句话,只解决了一部分问题。机器人还需要判断杯子如何移动、夹爪怎样避开抽屉边缘,以及接触发生后该怎样调整动作。

WAM(World Action Model,世界动作模型)的核心思路,是把未来世界的变化与能够产生这些变化的动作联系起来。 在本文重点讨论的联合预测路线中,模型同时预测未来视觉状态与机器人动作,让“接下来会发生什么”和“机器人该怎么动”在同一个学习过程中对齐。NVIDIA 技术解读

WAM 是一类模型方法,DreamZero 是其中一个具体实现。下面以 NVIDIA 的 DreamZero 为主线,解释概念、数学表达、训练方法与部署问题。文中的简化公式和操作例子用于讲解;具体实验数字对应文中注明的评测设置。

从理解任务到执行动作

设想一个教学场景:机器人需要把桌上的杯子放进已经打开的抽屉。

这个过程涉及三种不同的信息。语言告诉机器人目标是什么;相机与关节状态告诉机器人现在在哪里;运动过程则决定夹爪怎样接近、抓取、搬运和释放杯子。

可以通过下表区分几种常见建模方式。它描述的是典型做法,并不规定每一种具体架构。

建模方式 主要学习的问题 典型输出
VLA(视觉语言动作模型) 给定观察和指令,应该执行哪些动作 动作序列
动作条件世界模型 给定当前状态和候选动作,世界会怎样变化 未来图像、视频或潜在状态
联合预测型 WAM 怎样的未来状态与怎样的动作相互匹配 未来状态与动作序列

VLA 常以视觉语言模型为基础,视频式 WAM 则倾向于继承视频模型的时空表征。另一些 WAM 采用“先预测未来,再通过逆动力学求动作”的分阶段设计,或仅保留视频骨干的表征能力。WAM 并不限定为一种网络结构。NVIDIA 对 VLA 与 WAM 路线的梳理

对于杯子这个例子,联合预测的直观含义是:如果模型预测杯子会被抬起,那么对应动作也应当包含能够完成抓取和抬升的运动。这样的训练目标为动作学习增加了对环境变化的约束。

这仍然是统计学习意义上的一致性。预测画面中杯子没有碰撞,并不能证明真实机械臂一定能够无碰撞地完成动作。

用联合分布理解 WAM

为了把问题写清楚,先定义一套教学记号:

  • Cₜ:当前条件,包括指令、视觉历史和机器人自身状态。
  • O⁺:接下来一段时间的视觉观察。
  • A⁺:同一时间范围内的动作序列。

直接动作预测可以抽象为:

WAM 公式 1

联合预测型 WAM 则建模:

WAM 公式 2

根据概率链式法则,它可以分解成:

WAM 公式 3

右侧第一项描述可能的视觉未来,第二项描述与这个未来相匹配的动作。第二项可以从逆动力学的角度理解:已知状态如何变化,推断什么动作能够产生这种变化。

需要区分数学分解与实现流程。上式既可以启发一个由两个模型组成的系统,也可以由单个模型学习联合分布。DreamZero 采用后者,通过联合生成来耦合视频与动作。DreamZero 论文第 3.1 节

为什么需要概率分布?因为同一个任务可能有多种合理动作。例如,夹爪可以从不同方向接近杯子。如果把几条可行轨迹简单取平均,平均轨迹未必可行。生成式动作模型试图学习这种多解性;Diffusion Policy 就展示了通过条件扩散建模多模态动作分布的方法。Diffusion Policy 官方项目

DreamZero 如何连接视频与动作

DreamZero 基于预训练视频生成骨干构建,采用 14B 参数的模型。输入包含视觉历史、语言指令和本体感知状态,模型在潜在空间中联合预测未来视频与动作。DreamZero 论文

下图是讲解用结构图,省略了注意力掩码、位置编码与具体张量维度。

DreamZero 联合视频动作预测与真实反馈架构

图中有两个值得单独理解的概念。

潜在表示是对视频的压缩表达。模型不必始终对完整像素阵列进行运算,而可以在压缩后的特征空间中学习,再按需要解码成画面。DreamZero 使用的 Wan2.1 视频模型体系提供了视频 VAE 与图生视频能力。Wan2.1 官方仓库

本体感知状态描述机器人自身的情况。对于教学例子,可以把它想成关节角度、夹爪开合等数据。两幅外部画面即使相近,机器人的关节姿态也可能不同,因此“下一步怎么动”需要结合自身状态判断。

理解这个结构时,关键是视频未来与动作共享条件并相互对齐。只在动作网络旁边附加一个独立视频生成器,并不能自动得到同样的学习关系。

联合生成怎样训练

从噪声到视频和动作

Flow Matching(流匹配)可以通过学习向量场,把噪声逐步变换为数据样本。下面用一条简单的直线路径解释它的直觉。Flow Matching 原始论文

把一段未来视频的潜在表示记为 Z,归一化后的动作记为 A,合并为:

WAM 公式 4

再采样同形状的高斯噪声 X₀,构造中间状态:

WAM 公式 5

当 τ=0 时是噪声,τ=1 时是真实样本。对于这条路径,目标方向为:

WAM 公式 6

一个用于理解的简化损失是:

WAM 公式 7

模型学习的是:在当前条件下,应该沿什么方向更新这份带噪表示,才能逐步得到合理的视频和动作。实际系统还需要处理模态权重、时间分块与注意力关系;这里的公式只保留生成训练的基本含义。

DreamZero 使用流匹配进行视频与动作的联合训练,并让当前带噪块以真实历史作为条件。这种使用真实历史指导下一块预测的训练方式称为 teacher forcing。DreamZero 训练目标

这里还有两种不同的“推进”:跨视频块的自回归沿真实时间推进;块内的生成迭代则沿噪声到数据的路径推进。流场中的“速度”描述生成表示的变化,不是机械臂的物理运动速度。

视频预训练与机器人数据分别提供什么

可以用两个问题理解数据的作用:视频让模型接触“物体怎样变化”,带动作的机器人轨迹则让模型接触“这台机器怎样造成变化”。

例如,人类把杯子放入抽屉的视频可以展示任务过程,却没有直接提供某台机械臂的关节指令。跨机器人迁移也面临同样的问题:视觉目标可以相似,动作坐标、自由度与夹爪结构却可能不同。

因此,视频知识到机器人控制之间仍然需要动作对齐。复现时,应当把“继承视频预训练知识”和“使用机器人数据适配动作空间”视为相互连接的两个环节。

官方的新机器人接入文档也体现了这一点:需要配置视频、状态、动作、语言字段,以及归一化统计、帧率与动作时间范围。这些配置决定训练样本中的画面变化是否与动作含义对应。DreamZero 新机器人接入指南

闭环执行为何重要

继续用杯子作为例子。模型预测夹爪闭合后杯子会抬起,但真实执行时,杯子可能滑落。如果后续决策一直沿用预测画面,模型就可能继续生成“把杯子送进抽屉”的动作,而夹爪已经空了。

闭环执行要求系统重新观察实际结果,再生成下一段动作。DreamZero 将真实观察反馈到历史缓存中,替换相应的生成观察,以降低预测历史持续累积偏差的问题。DreamZero 推理方法

从控制角度,可以把过程理解为:

  1. 获取最新观察与机器人状态。
  2. 预测一段未来状态和动作。
  3. 执行动作,并持续获取真实反馈。
  4. 根据新观察更新下一段预测。

滚动生成动作序列与反馈控制的结合,在 Diffusion Policy 中也有明确实践。WAM 为这一过程进一步引入了未来状态的建模目标。Diffusion Policy 的滚动时域控制

DreamZero 报告的约 7 Hz 指动作块生成频率,最终低延迟配置使用两块 GB200;论文双臂实验的动作执行频率是 30 Hz。这两个频率分别描述策略更新与动作执行,不能互换。DreamZero 实时执行章节

实验结果怎样解读

DreamZero 官方项目展示了新环境、新任务和新机器人适配等评测。几个代表性结果如下。DreamZero 官方实验展示

评测设置 报告结果 需要关注的含义
AgiBot 已见任务在新环境与新物体中执行 平均任务进度 62.2%,最佳预训练 VLA 基线为 27.4% 衡量该评测中的环境与物体泛化
AgiBot 训练中未出现的任务 任务进度 39.5% 衡量该设置下的新任务泛化
DROID 中未出现的动作动词 任务进度约 49% 衡量该设置下的新动作泛化
适配 YAM 机器人 使用约 30 分钟、55 条轨迹的 play data 少量数据适配后,再测试新任务与新物体

任务进度与完整成功率回答的是两个不同问题。 假设一个教学评测把任务拆成抓住、抬起、放入三个等权步骤,完成前两步会得到约三分之二的进度,但整项任务仍未成功。这只是指标说明,具体实验应使用各自定义的评分规则。

同样,30 分钟适配数据并不表示模型只学习了 30 分钟。它是在已有预训练模型基础上增加目标机器人的数据。新任务的 zero-shot 也应结合评测的训练划分理解,不能扩大为“模型此前从未接触过任何相关视觉知识”。

从实验模型走向机器人系统

WAM 的一个吸引力,是让视频学习与动作学习形成更紧密的联系。但部署时仍需分别评估预测质量、动作质量与执行延迟。

画面合理性只是一个观察角度。 对杯子任务而言,应当分别记录杯子是否被抓稳、是否发生碰撞,以及是否真正到达抽屉内部。仅观看生成视频,无法替代真实执行评价。

推理成本会直接影响反馈速度。 DreamZero 官方代码提供分布式推理服务器,测试硬件包括 GB200 与 H100,并提供缓存优化。复现者需要按具体硬件、配置与模型版本测量延迟,不能把论文中的速度直接当作本机性能。DreamZero 官方推理说明

短时动作能力还需要与长期任务能力区分。 DreamZero 论文讨论的视觉历史约为 6 秒,并指出亚厘米级插入、精密装配等任务仍有困难。更复杂的任务可能需要更长上下文或额外的高层规划。DreamZero 局限与后续工作

动作接口也是模型的一部分。 把关节位置误当作增量,或者让相机帧与动作错开,都可能使训练数据中的对应关系失真。接入新机器人时,应先核对字段定义与时间对齐,再判断模型是否学会了任务。DreamZero 数据配置指南

这些因素也给出了一个适合入门的实验思路:选择一个能够明确判定成功的短任务,保留真实观察、预测视频和执行动作,逐次查看三者在哪里开始出现偏离。这样更容易区分感知错误、未来预测错误和动作执行错误。

WAM 后续研究关注什么

截至 2026 年 10 月,WAM 已有继续探索组件组合与跨机器人泛化的工作。例如,斯坦福的 OpenWAM 研究可组合的视频预测、逆动力学和正向动力学组件;Dream Labs 的 Dream-1 则报告了面向未见机器人泛化的进展,相关能力应按其具体硬件范围与实验条件理解。斯坦福 OpenWAM、Dream-1 官方介绍

这些方向共同指向一个值得继续验证的问题:模型能否把学到的环境变化规律,更稳定地转化为不同机器人可以执行的动作。对于学习者,沿着“预测什么未来、怎样表示动作、如何进行反馈”这三条线阅读论文,通常比只比较模型名称更有帮助。

参考资料