Cosmos-Reason1 – NVIDIA推出的系列多模態大語言模型

Cosmos-Reason1 是 NVIDIA 推出的一系列先進的多模態大型語言模型，旨在通過物理常識和具身推理深入理解物理世界。該系列包含兩個不同規模的模型：Cosmos-Reason1-8B 和 Cosmos-Reason1-56B。它們能夠基于視覺輸入感知環境，并通過長鏈思考生成自然語言的回答，提供解釋性見解和具身決策（例如，下一步行動）。

Cosmos-Reason1是什么

Cosmos-Reason1 是 NVIDIA 開發的多模態大型語言模型系列，專注于物理常識和具身推理，以更好地理解物理世界。該系列包括兩個版本：Cosmos-Reason1-8B 和 Cosmos-Reason1-56B。模型通過視覺輸入感知周圍世界，并在經過復雜推理后生成自然語言響應，涵蓋深入的解釋和具身行動決策。其訓練過程分為四個主要階段：視覺預訓練、通用監督微調（SFT）、物理 AI 微調及強化學習。Cosmos-Reason1 在物理常識和具身推理的基準測試中均展現出卓越性能，得益于精心設計的數據和強化學習策略。

主要功能

• 物理常識理解：掌握物理世界的基本原理，包括空間、時間及基礎物理定律，從而判斷的合理性。
• 具身推理：為具身代理（如機器人和自動駕駛車輛）提供基于物理常識的合理決策和行動計劃。
• 長鏈思考：通過長鏈思考（chain-of-thought reasoning）生成詳細的推理過程，以增強決策的透明性和可解釋性。
• 多模態輸入處理：支持視頻輸入，結合視覺信息與語言指令進行推理，并生成自然語言回答。

技術原理

• 層次化本體論：構建物理常識的層次化本體論，涵蓋空間、時間和基礎物理三個主要類別，并細分為16個子類別。
• 二維本體論：為具身推理專門設計的二維本體論，涵蓋五種具身代理的四種核心推理能力。
• 多模態架構：采用解碼器主導的多模態架構，處理視覺輸入后與文本嵌入對齊，輸入到大型語言模型中。
• 四個訓練階段：
  • 視覺預訓練：對視覺與文本模態進行對齊。
  • 通用監督微調（SFT）：提升模型在一般視覺語言任務中的表現。
  • 物理AI微調：使用專門數據增強物理常識及具身推理能力。
  • 物理AI強化學習（RL）：通過規則化獎勵進一步優化模型的推理性能。
• 強化學習：設計基于多選題的規則化獎勵機制，通過強化學習提升模型在物理常識和具身推理任務的表現。

項目官網

• 項目官網：https://research.nvidia.com/labs/dir/cosmos-reason1/
• GitHub倉庫：https://github.com/nvidia-cosmos/cosmos-reason1
• arXiv技術論文：https://arxiv.org/pdf/2503.15558

應用場景

• 機器人操作：協助機器人理解任務目標，生成操作計劃，實現抓取、組裝等復雜動作。
• 自動駕駛：分析道路視頻，預測交通動態，生成安全駕駛決策，如避讓和變道。
• 智能監控：實時監測視頻中的異常行為，如人員跌倒或設備故障，并及時發出警報。
• 虛擬現實（VR）/增強現實（AR）：根據虛擬環境輸入生成交互響應，提升用戶沉浸感。
• 教育與培訓：通過視頻講解物理現象或操作流程，輔助教學和職業技能培訓。

常見問題

• Cosmos-Reason1 能否處理實時視頻輸入？ 是的，Cosmos-Reason1 支持實時視頻輸入，能夠根據視覺信息進行推理。
• 模型的訓練過程是怎樣的？ 訓練過程包括視覺預訓練、通用監督微調、物理 AI 微調和強化學習四個階段。
• Cosmos-Reason1 可以應用于哪些領域？ 該模型可廣泛應用于機器人、自動駕駛、智能監控、虛擬現實和教育培訓等多個領域。