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谷歌打造「终结者」,ChatGPT版最强机器人AGI,动嘴操控007

作者:新智元发布时间:2023-07-31

一觉醒来,大模型的版本又更新了?

火遍全球的大语言模型,已经Out了?

本次版本更新的主角是谷歌DeepMind推出的「视觉-语言-动作」(vision-language-action,VLA)模型!

论文地址:https://robotics-transformer2.github.io/assets/rt2.pdf

根据谷歌内部披露,VLA模型已经接入到机器人身上,能够和现实世界进行互动了!

这个机器人被谷歌命名为Robotic Transformer 2 (RT-2) ,它能够从网络、机器人的数据中学习,还能将这些知识自主转化为有效的指令。

简单来说,你只需要对RT-2画个饼,之后就可以等着RT-2把饼喂到你嘴边了。

网友们纷纷表示:这真是泰酷辣!

谷歌DeepMind负责人表示,

长期以来,计算机在分析数据等复杂任务方面表现出色,但在识别和移动物体等简单任务方面却不尽如人意。通过 RT-2,我们正在缩小这一差距,帮助机器人解读世界并与之互动,让其对人类更加有用。

但俗话说,一口吃不成个大胖子,在RT-2成为RT-2之前,它的前辈Robotic Transformer 1 (RT-1)为RT-2打下了坚实的基础。

RT-1升级RT-2,VLM到VLA

RT-1是一种多任务模型,基于Transformer构建,能够将图像、自然语言指令等作为输入,并直接输出标记化动作。

RT-1 的架构:该模型采用文本指令和图像集作为输入,通过预先训练的 FiLM EfficientNet 模型将它们编码为token,并通过 TokenLearner 压缩它们。然后将这些输入到 Transformer 中,Transformer 输出操作token

因此,与一般机器相比,RT-1具有更好的性能和泛化能力。

其中,RT-1所搭载的视觉语言模型(vision-language models ,VLMs)扮演了关键角色。

VLM在互联网级的数据集上进行训练,因此在识别视觉、语言和跨语言合作这块具有极高水平。

在RT-1基础上升级过的RT-2仍以VLM 为基础,是谷歌研究员在办公室、厨房等环境中使用13个RT-1的17个月数据上进行训练的。

但RT-2比RT-1多了一个机器动作(action)的模态。

为了解决模型对机器控制的挑战,研究人员将RT-2的机器操作设置为模型的输出标记,并将其描述为可以由标准自然语言标记器处理的字符串,如下所示:

RT-2 训练中使用的动作字符串的表示形式。这种字符串的示例可以是机器人动作标记编号的序列,例如「1 128 91 241 5 101 127 217」

于是,解决加入动作模态(action)将模型与机器进行联结的挑战后,VLM就升级为了VLA。

RT-2也在一系列的升级换代后,显示出了惊人的学习能力和理解能力:

它能够自己解释全新的命令,通过执行基本推理来响应用户的要求。

甚至在与思想链推理结合的情况下,RT-2能够执行多阶段的语义推理。

如,决定哪个物体可以用作临时的锤子(石头),或者哪种类型的饮料最适合疲倦的人(一种能量饮料)。

RT-2架构和训练:针对机器人和网络数据共同微调预训练的VLM模型。生成的模型接收机器人看到的图像并直接预测机器人要执行的动作

泛化能力提升62%

研究人员在在RT-2模型上进行了一系列定性和定量实验,一共进行了6,000多次机器人试验。

具体来讲,谷歌团队探索了RT-2的三项技能:

- 符号理解

- 推理

- 人类识别

以上的每项任务都需要理解视觉语义概念,以及执行机器人控制的能力。

比如,让RT-2去捡起从桌子上掉下来的袋子,或者将香蕉放到2+1之和的数字的命令。

其中要求机器人对数据中从未见过的物体或场景执行操作任务,将知识从基于网络的数据转化为可操作的。

数据中不存在的技能示例,需要通过网络预训练进行知识迁移

在所有类别中,研究人员观察到,与之前的基线(例如之前的RT-1模型和Visual Cortex (VC-1) 等模型)相比,泛化性能提高了3倍以上,这些模型是在大型视觉数据集上进行预训练的。

紧急技能评估的成功率:RT-2 模型优于RT-1和VC-1基线

此外,研究人员还进行了一系列定量评估,首先是机器人数据中有实例的原始RT-1 任务,然后对机器人先前未见过的物体、背景和环境。

以上的任务可以让机器人从VLM预训练中学习泛化。

机器人以前未见过的环境示例

RT-2保留了数据中「看到」的原始任务的能力,并提高了机器人在以前未见过场景中的性能,从RT-1的32%提高到了62%。

研究人员还观察到,与仅视觉任务预训练的基线相比有显着改进,例如VC-1和机器人操作的可重用表示 (R3M),以及使用VLM进行对象识别的算法。

RT-2 在可见的分布内任务上取得了高性能,并且在分布外未见的任务上优于多个基线。

团队还在开源语言表(Language Table)机器人任务套件上评估了模型,模拟中的成功率高达90%,比BC-Z(72%)、RT-1(74%)和LAVA(77%)等以前的基线模型有了大幅提高。

然后,他们还在现实世界中评估相同的模型,并展示了其泛化到新对象的能力。

如下所示,其中除了蓝色立方体之外,没有任何物体出现在训练中数据集。

RT-2在真实机器人语言表任务中表现良好

受到LLM中使用的CoT方法的启发,研究人员还将机器人控制与思维链推理相结合,以便能够在单个模型中学习长期规划和低级技能。

特别是,对RT-2的变体进行了几百个梯度步骤的微调,以提高其联合使用语言和动作的能力。

然后,研究人员还对数据进行了扩充,添加了一个额外的「计划」步骤。

首先用自然语言描述机器人即将采取的动作的目的,然后是「动作」和动作标记。

示例如下:

思想链推理能够学习一个独立的模型,该模型既可以规划长期技能序列,又可以预测机器人的动作

通过此过程,RT-2可以执行更多复杂的命令,这些命令需要推理完成用户指令所需的中间步骤。

得益于VLM主干,RT-2还可以根据图像和文本命令进行规划,从而实现基于视觉的规划。

通用机器人前景

RT-2的最新研究表明,视觉语言模型(VLM)可以转化为强大的视觉语言动作(VLA)模型。

通过将VLM预训练与机器人数据相结合,可以直接控制机器人。

基于大模型PaLM-E和PaLI-X的两个实例化,RT-2提升了机器人的策略。

更重要的是,还带来了显着更好的泛化能力、以及应对突发问题的能力,继承了网络规模的视觉语言预-训练。

RT-2不仅是对现有VLM模型的简单,而有效的修改,而且还展示了构建通用实体机器人的前景。

该机器人可以推理、解决问题和解释信息,以在现实中执行各种任务世界。

或许,机器人总动员中,那个聪明的瓦力离我们不远了。

参考资料:

https://twitter.com/GoogleDeepMind/status/1684903412834447360

https://www.deepmind.com/blog/rt-2-new-model-translates-vision-and-language-into-action?utm_source=twitter&utm_medium=social&utm_campaign=rt2

本文来自微信公众号“新智元”(ID:AI_era),作者:新智元,编辑:桃子 Lumina,36氪经授权发布。


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