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清華團(tuán)隊(duì)重磅發(fā)現(xiàn):機(jī)器人正邁向“ChatGPT時(shí)刻”!每經(jīng)專(zhuān)訪(fǎng)論文作者:成功率已達(dá)90%,但商業(yè)化至少需達(dá)99.9%

每日經(jīng)濟(jì)新聞 2024-11-06 14:30:42

◎ 清華大學(xué)交叉信息研究院研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”也適用于機(jī)器人領(lǐng)域。該團(tuán)隊(duì)的研究表明,只要有足夠的數(shù)據(jù),機(jī)器人就能像ChatGPT理解語(yǔ)言一樣,自然地理解和適應(yīng)物理世界。針對(duì)這項(xiàng)最新研究,《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者專(zhuān)訪(fǎng)了該研究論文的作者之一胡英東。

每經(jīng)記者 蔡鼎    每經(jīng)編輯 蘭素英    

如果將人工智能(AI)比作孩子,那么Scaling Law(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“規(guī)模法則”)就是其重要的“成長(zhǎng)密碼”:只要“孩子”被給予足夠的“營(yíng)養(yǎng)”,即數(shù)據(jù)、模型和算力,他就能茁壯成長(zhǎng)。

2020年,OpenAI發(fā)表論文《神經(jīng)語(yǔ)言模型的規(guī)模法則》(Scaling Laws for Neural Language Models),提出“規(guī)模法則”,為大語(yǔ)言模型的出現(xiàn)奠定了語(yǔ)言基礎(chǔ)。因此“規(guī)模法則”也被視為人工智能的基石。

如今,這一的“規(guī)模法則”也正在引領(lǐng)機(jī)器人領(lǐng)域開(kāi)啟新世界的大門(mén)。

來(lái)源:《機(jī)器人操作模仿學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)規(guī)模法則》論文

清華大學(xué)交叉信息研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)IIIS)研究團(tuán)隊(duì)近日在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv發(fā)布的論文《機(jī)器人操作模仿學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)規(guī)模法則》(Data Scaling Laws in Imitation Learning for Robotic Manipulation)顯示,在“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”下,機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了真正的零樣本泛化,無(wú)須進(jìn)行任何微調(diào)就能泛化到全新的場(chǎng)景和物體,成功率高達(dá)90%。所謂泛化,指的是一個(gè)模型或算法在處理未曾見(jiàn)過(guò)的新數(shù)據(jù)時(shí)的表現(xiàn)能力。

團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)表明,只要有足夠的數(shù)據(jù),機(jī)器人就能像ChatGPT理解語(yǔ)言一樣,自然地理解和適應(yīng)物理世界。一時(shí)間,外界對(duì)人形機(jī)器人可能迎來(lái)“ChatGPT時(shí)刻”議論紛紛。

連Google DeepMind的機(jī)器人專(zhuān)家Ted Xiao都稱(chēng),其對(duì)機(jī)器人大模型時(shí)代具有里程碑意義。

圖片來(lái)源:X平臺(tái)

針對(duì)這項(xiàng)最新研究,《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者于11月4日晚間專(zhuān)訪(fǎng)了該論文的作者之一、清華大學(xué)IIIS四年級(jí)博士生胡英東。

胡英東博士重點(diǎn)研究嵌入式AI,這是機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)視覺(jué)交叉的前沿領(lǐng)域。他研究了開(kāi)發(fā)通用機(jī)器人系統(tǒng)的基本挑戰(zhàn),這些系統(tǒng)可以有效適應(yīng)和概括他們?cè)诓煌摹⒎墙Y(jié)構(gòu)化的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為。

胡英東 圖片來(lái)源:預(yù)印本網(wǎng)站arXiv

清華團(tuán)隊(duì)重磅發(fā)現(xiàn):“數(shù)據(jù)規(guī)模法制”也適用于機(jī)器人

火鍋店倒水、公園疊毛巾、電梯內(nèi)拔插頭……在清華大學(xué)IIIS研究團(tuán)隊(duì)最新進(jìn)行的研究中,便攜式手持夾爪UMI在8種從未見(jiàn)過(guò)的環(huán)境中展現(xiàn)出來(lái)超強(qiáng)的適應(yīng)能力。

IIIS團(tuán)隊(duì)機(jī)器人硬件設(shè)置 圖片來(lái)源:《機(jī)器人操作模仿學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)規(guī)模法則》論文截圖

研究設(shè)計(jì)的任務(wù) 圖片來(lái)源:《機(jī)器人操作模仿學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)規(guī)模法則》論文截圖 

ChatGPT的問(wèn)世驗(yàn)證了“規(guī)模法則”的“智能涌現(xiàn)”能力——規(guī)模越大,效果越優(yōu)。要提升模型效果,就需要不斷擴(kuò)大參數(shù)規(guī)模、訓(xùn)練數(shù)據(jù)量、計(jì)算資源的規(guī)模。但機(jī)器人領(lǐng)域尚未建立全面的“規(guī)模法則”,因而未能取得深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域那么快的發(fā)展。

為了探究上述三大要素之一——“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”,清華大學(xué)IIIS研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了物體泛化、環(huán)境泛化及環(huán)境-物體組合泛化三大維度,通過(guò)系統(tǒng)調(diào)整訓(xùn)練數(shù)據(jù)規(guī)模,全面評(píng)估適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)規(guī)模能否產(chǎn)生可在任何環(huán)境下對(duì)幾乎任何物體進(jìn)行操作的機(jī)器人策略。

利用真實(shí)環(huán)境下收集的超過(guò)4萬(wàn)條人類(lèi)演示數(shù)據(jù),以及嚴(yán)格評(píng)估協(xié)議下進(jìn)行的超15000次實(shí)機(jī)測(cè)試,該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),策略的泛化性能與環(huán)境和訓(xùn)練時(shí)接觸的物體數(shù)量呈現(xiàn)顯著的冪律關(guān)系,意思是其中一個(gè)量的相對(duì)變化會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)量的相應(yīng)冪次比例的變化,且與初值無(wú)關(guān)。

圖片來(lái)源:《機(jī)器人操作模仿學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)規(guī)模法則》論文截圖

而且,當(dāng)環(huán)境多樣性足夠豐富時(shí),在單一環(huán)境中過(guò)度采集不同操作物體的數(shù)據(jù)所帶來(lái)的效用將變得微乎其微。而且,單個(gè)物體的演示數(shù)據(jù)很容易達(dá)到飽和,總演示數(shù)據(jù)達(dá)到800次時(shí),性能就開(kāi)始趨于穩(wěn)定。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,每個(gè)物體有50次演示效果就基本能達(dá)到期望的泛化水平了。

最終的任務(wù)測(cè)試表明,在8種全新的場(chǎng)景中,機(jī)器人的成功率高達(dá)90%。這意味著機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了真正的零樣本泛化,可以無(wú)須進(jìn)行任何微調(diào)就能泛化到全新的場(chǎng)景和物體。

也就是說(shuō),團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)表明,只要有足夠的數(shù)據(jù),機(jī)器人就能像 ChatGPT 理解語(yǔ)言一樣,自然地理解和適應(yīng)物理世界!而且,這也簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)收集工作,以前可能需要幾個(gè)月才能完成,現(xiàn)在只需要幾天甚至一個(gè)下午。 

NBD:您能否分享一下,是什么促使團(tuán)隊(duì)去探索具身智能領(lǐng)域的“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”?是否受到了大語(yǔ)言模型“規(guī)模法則”的影響?

胡英東:是的,我們對(duì)“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”的探索確實(shí)部分受到大語(yǔ)言模型的啟發(fā)。大模型中“規(guī)模法則”已經(jīng)成為當(dāng)今最基本的原則之一,它包括三個(gè)維度:數(shù)據(jù)、模型和算力。在探索模型和計(jì)算“規(guī)模法則”之前,理解“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”是至關(guān)重要的。

NBD:能否用通俗的語(yǔ)言解釋一下“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”?

胡英東:我們發(fā)現(xiàn),“數(shù)據(jù)規(guī)模法則”展示了機(jī)器人策略在新環(huán)境中的性能與訓(xùn)練中的環(huán)境和物體數(shù)量之間的冪律關(guān)系。簡(jiǎn)單地說(shuō),訓(xùn)練中包含的環(huán)境和物體數(shù)量越多,泛化性能越好。

NBD:論文中提到,“提高數(shù)據(jù)質(zhì)量可能比盲目增加數(shù)據(jù)量更重要”。那么,您認(rèn)為如何才能有效地提高數(shù)據(jù)質(zhì)量呢?是否有具體的方法或策略?

胡英東:數(shù)據(jù)質(zhì)量有很多方面,但我們主要關(guān)注數(shù)據(jù)的多樣性。我們發(fā)現(xiàn),在資源有限的情況下,在更廣泛的環(huán)境和物體中收集人類(lèi)演示比在特定環(huán)境中使用特定物體收集更多演示帶來(lái)的效果更好。

疊毛巾 來(lái)源:《機(jī)器人操作模仿學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)規(guī)模法則》論文

90%的成功率不足以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,至少要99.9%

盡管IIIS團(tuán)隊(duì)的研究表明,只需投入相對(duì)較少的時(shí)間和資源,就有可能學(xué)習(xí)到一種可在任何環(huán)境和對(duì)象中零距離部署的單任務(wù)策略?,F(xiàn)實(shí)中,要完成洗衣服、疊衣服等一些在人類(lèi)看來(lái)非常簡(jiǎn)單的任務(wù),AI依然面臨不小的難度。

論文也指出,目前的工作還有一些局限性,他們只關(guān)注了單任務(wù)策略的數(shù)據(jù)規(guī)模,并沒(méi)有探索多任務(wù)的通用性,因?yàn)檫@需要從數(shù)千個(gè)任務(wù)中收集數(shù)據(jù)。除了數(shù)據(jù)規(guī)模,IIIS團(tuán)隊(duì)還在模型規(guī)?;矫嬗腥齻€(gè)重要發(fā)現(xiàn):視覺(jué)編碼器必須經(jīng)過(guò)預(yù)訓(xùn)練和完整的微調(diào),缺一不可;擴(kuò)大視覺(jué)編碼器的規(guī)模能顯著提升性能;擴(kuò)大擴(kuò)散模型的規(guī)模卻沒(méi)能帶來(lái)明顯的性能提升,這一現(xiàn)象最讓人意外。

為了激勵(lì)更多的研究人員就此進(jìn)行探索,團(tuán)隊(duì)還公布了其代碼、數(shù)據(jù)和模型,希望業(yè)界能最終開(kāi)發(fā)出能夠解決復(fù)雜問(wèn)題的通用機(jī)器人。

IIIS團(tuán)隊(duì)在GitHub上開(kāi)源的代碼

IIIS團(tuán)隊(duì)在Hugging Face上公布的數(shù)據(jù)

NBD:你們的研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)適當(dāng)?shù)?ldquo;規(guī)模法則”,單任務(wù)策略可以應(yīng)用于任何新環(huán)境和同一類(lèi)別中的任何新對(duì)象。這是否意味著一旦機(jī)器人掌握了足夠的數(shù)據(jù),它們就不需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)了?

胡英東:這并不意味著機(jī)器人不再需要學(xué)習(xí)。雖然目前有90%的成功率,也讓人印象深刻,但對(duì)于商業(yè)化和家庭使用仍然不夠,我們需要達(dá)到99.9%以上的成功率,畢竟你不會(huì)希望一個(gè)機(jī)器人在倒水的時(shí)候有10%的幾率打破你的杯子。

NBD:機(jī)器人在學(xué)習(xí)大量數(shù)據(jù)后,能夠適應(yīng)各種環(huán)境。這是否預(yù)示著未來(lái)很可能會(huì)出現(xiàn)通用機(jī)器人?

胡英東:我相信我們將來(lái)會(huì)看到通用機(jī)器人,我不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是什么時(shí)候。我們的研究只探索了數(shù)據(jù)規(guī)模,正如我之前提到的,我們還沒(méi)有完全研究模型和計(jì)算規(guī)模。仍有許多重要的研究問(wèn)題需要解決。

來(lái)源:《機(jī)器人操作模仿學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)規(guī)模法則》論文

“人形機(jī)器人的ChatGPT時(shí)刻”尚未到來(lái)

在學(xué)界的努力之外,企業(yè)界也在專(zhuān)注于將通用人工智能引入物理世界,旨在開(kāi)發(fā)大規(guī)模人工智能模型和算法,為機(jī)器人提供動(dòng)力。

OpenAI就是其中之一。11月4日,Meta增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡“Orion”團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人凱特林·卡林諾夫斯基在社交媒體上宣布,自己已經(jīng)加盟OpenAI,領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人和消費(fèi)者硬件團(tuán)隊(duì)。他在帖子中表示,這份新工作最初將關(guān)注OpenAI在機(jī)器人領(lǐng)域的工作以及相關(guān)的合作,幫助AI“進(jìn)入物理世界”,解鎖對(duì)人類(lèi)的好處。

同日,OpenAI被曝還參與了機(jī)器人AI初創(chuàng)公司Physical Intelligence的4億美元融資輪。本輪融資由亞馬遜創(chuàng)始人Jeff Bezos、Thrive Capital和Lux Capital領(lǐng)投。

Physical Intelligence在博客文章中提到,過(guò)去八個(gè)月里,他們一直在為機(jī)器人開(kāi)發(fā)一種“通用”的人工智能模型。Physical Intelligence希望這個(gè)模型能成為他們實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)——開(kāi)發(fā)人工通用智能(AGI)的第一步。AGI是指在各種任務(wù)上達(dá)到或超越人類(lèi)智能的人工智能技術(shù)。

NBD:一些文章將你們最新的研究發(fā)現(xiàn)稱(chēng)為“人形機(jī)器人的ChatGPT時(shí)刻”,您對(duì)此有何看法?你認(rèn)為這個(gè)時(shí)刻是否已經(jīng)到來(lái),還是需要更多的技術(shù)突破?

胡英東:我并不認(rèn)為我們已經(jīng)達(dá)到了“人形機(jī)器人的ChatGPT時(shí)刻”,盡管我們正在朝著這個(gè)目標(biāo)快速前進(jìn)。ChatGPT的一個(gè)關(guān)鍵特征是其非凡的泛化能力——它能夠在幾乎任何用戶(hù)定義的任務(wù)中表現(xiàn)良好。雖然我們強(qiáng)調(diào)機(jī)器人對(duì)新環(huán)境和新物體的泛化能力,但主要的區(qū)別在于我們的模型還不是真正通用的,不能處理用戶(hù)可能給出的各種各樣的指令。

NBD:研究已經(jīng)在多個(gè)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中得到了驗(yàn)證,那么您認(rèn)為這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一天能轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用嗎?

胡英東:我相信我們研究的這項(xiàng)技術(shù)最終會(huì)進(jìn)入日常實(shí)際應(yīng)用,例如,用于餐館的服務(wù)機(jī)器人。更有意義的是,這樣的機(jī)器人可以應(yīng)用于養(yǎng)老院,以協(xié)助老年人護(hù)理,這將是特別有價(jià)值和影響的。

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