HMA – MIT聯(lián)合Meta等推出的機(jī)器人動(dòng)作視頻動(dòng)態(tài)建模方法
HMA是什么
HMA(Heterogeneous Masked Autoregression)是一種由麻省理工學(xué)院、Meta及伊利諾伊大學(xué)香檳分校共同開源的技術(shù),旨在建模機(jī)器人動(dòng)作視頻的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。該方法依托于異構(gòu)預(yù)訓(xùn)練,利用來自不同機(jī)器人實(shí)體、領(lǐng)域和任務(wù)的觀測(cè)和動(dòng)作序列,結(jié)合掩碼自回歸技術(shù),以實(shí)現(xiàn)視頻預(yù)測(cè)。HMA提供了離散和連續(xù)兩種變體,適用于快速生成和高保真度生成,能夠有效處理動(dòng)作空間的多樣性,包括不同的動(dòng)作頻率、維度和動(dòng)作類型,并通過模塊化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高效交互。HMA在機(jī)器人學(xué)習(xí)領(lǐng)域展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用潛力,包括視頻模擬、策略評(píng)估、合成數(shù)據(jù)生成以及作為模仿策略的使用,尤其在擴(kuò)展性和實(shí)時(shí)性方面表現(xiàn)突出。
HMA的主要功能
- 視頻模擬:生成高質(zhì)量的視頻序列,模擬機(jī)器人在不同環(huán)境中的效果,廣泛應(yīng)用于虛擬環(huán)境的交互和測(cè)試。
- 策略評(píng)估:作為高保真模擬器,評(píng)估機(jī)器人策略的性能,預(yù)測(cè)其在真實(shí)環(huán)境中的表現(xiàn)。
- 合成數(shù)據(jù)生成:生成大量合成數(shù)據(jù),增強(qiáng)機(jī)器人訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,提升策略的泛化能力。
- 模仿策略:作為模仿學(xué)習(xí)的策略,直接預(yù)測(cè)機(jī)器人在特定觀測(cè)下的動(dòng)作。
HMA的技術(shù)原理
- 異構(gòu)預(yù)訓(xùn)練:
- 數(shù)據(jù)來源:通過大量來自不同機(jī)器人實(shí)體、任務(wù)與領(lǐng)域的觀測(cè)和動(dòng)作序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練,涵蓋從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的動(dòng)作空間。
- 動(dòng)作異構(gòu)性處理:為每個(gè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)特定的動(dòng)作編碼器和解碼器,將不同的動(dòng)作空間映射到共享的潛在空間,以處理動(dòng)作頻率、維度和動(dòng)作空間的異構(gòu)性。
- 模塊化架構(gòu):網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由多個(gè)動(dòng)作輸入模塊(“stem”)、動(dòng)作輸出模塊(“head”)和共享的核心時(shí)空變換器(“trunk”)組成,支持高效的預(yù)訓(xùn)練和靈活擴(kuò)展。
- 掩碼自回歸:
- 掩碼目標(biāo):在訓(xùn)練過程中,模型基于掩碼自編碼目標(biāo)隨機(jī)掩碼部分標(biāo)記,并根據(jù)未掩碼的標(biāo)記預(yù)測(cè)掩碼部分,以學(xué)習(xí)序列的聯(lián)合分布。
- 自回歸生成:在推理時(shí),模型逐步取消掩碼,生成未來的視頻幀和動(dòng)作序列,從而實(shí)現(xiàn)高效且高質(zhì)量的生成。
- 兩種變體:HMA支持離散變體(生成矢量量化標(biāo)記)和連續(xù)變體(生成軟標(biāo)記),分別適用于快速生成和高保真度生成。
HMA的項(xiàng)目地址
- 項(xiàng)目官網(wǎng):https://liruiw.github.io/hma/
- GitHub倉庫:https://github.com/liruiw/HMA
- HuggingFace模型庫:https://huggingface.co/liruiw/hma-base-disc
- arXiv技術(shù)論文:https://arxiv.org/pdf/2502.04296
- 在線體驗(yàn)Demo:https://huggingface.co/spaces/liruiw/hma
HMA的應(yīng)用場(chǎng)景
- 實(shí)時(shí)視頻模擬:快速生成機(jī)器人在多種環(huán)境中的動(dòng)作視頻,應(yīng)用于虛擬交互測(cè)試,驗(yàn)證策略效果,減少實(shí)際部署成本。
- 策略評(píng)估:作為高保真的模擬器,評(píng)估機(jī)器人策略性能,并預(yù)測(cè)其在真實(shí)環(huán)境中的表現(xiàn),以輔助策略優(yōu)化。
- 合成數(shù)據(jù)生成:生成大量合成數(shù)據(jù),擴(kuò)充訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,提升策略的泛化能力,尤其在數(shù)據(jù)稀缺情況下效果顯著。
- 模仿學(xué)習(xí):直接作為模仿策略,依據(jù)當(dāng)前觀測(cè)預(yù)測(cè)機(jī)器人動(dòng)作,快速響應(yīng)環(huán)境變化,提高任務(wù)執(zhí)行效率。
- 長(zhǎng)期規(guī)劃與控制:HMA支持生成長(zhǎng)序列的視頻和動(dòng)作預(yù)測(cè),助力機(jī)器人進(jìn)行長(zhǎng)期規(guī)劃和模型預(yù)測(cè)控制,提升復(fù)雜任務(wù)的完成率。
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