机器人领域的数据飞轮:为什么这个闭环会复利

部署、采集、重训:机器人数据闭环真实存在,但只有当你挖掘失败而非堆砌小时数时,它才会复利。一篇面向工程师、OEM 与投资人的行业观察。

阅读约 6 分钟

让大语言模型总结一份法律摘要,它可以借助人类花了几个世纪写下的语料。让人形机器人叠一件衬衫,却没有可与之相比的档案可依。互联网上几乎找不到一个例子,记录机器人夹爪如何合拢在一个柔性物体上,并在布料滑动时调整力度。这类数据在有人造出一台机器去生产它之前,根本不存在。

这是每一份人形机器人融资材料底下都令人尴尬的事实:模型并不是稀缺资源。Transformer 策略、diffusion 动作头、vision-language-action 骨干网络,正越来越多地被共享、发表和复现。真正把一个 demo 与一款产品区分开的,是喂养它的数据闭环,而这个闭环必须被刻意制造出来。部署机器人,采集它的所见与所为,在困难的部分上重新训练,再次部署。每一圈都理应让下一圈更便宜。

这个思路借自自动驾驶:一支已部署的车队安静地记录着能改进下一版模型的里程。在机器人领域,同样的闭环真实存在,但它不会免费转动,也不会均匀转动。搞清楚它在哪里产生复利、又在哪里卡住,决定了一支车队究竟是能自己养活自己,还是只是在烧钱,把同一个简单的成功重复采集一千遍。

机器人从一份空白语料起步

语言和视觉模型有一个容易被忘记的先发优势。在有人用文本、图像和视频去训练基础模型之前,它们早已以网络规模堆积在那里。机器人动作数据没有这样的库存。一条轨迹,也就是机器人所见、其关节状态以及它所采取动作的时间序列,必须由一个在物理世界中运动的物理系统记录下来。

这个领域的应对之道,是把仅有的一点数据汇集起来。Open X-Embodiment 把来自 22 种不同机器人本体、20 多个实验室的大约一百万条轨迹拼接在一起,并证明在所有这些数据上联合训练出的单一策略,比只在任何单一机器人上训练的策略迁移得更好。DROID 又补充了 76,000 条在数百个真实场景中采集的遥操作轨迹。这些都是里程碑式的工作,但与语言模型消耗的数十亿 token 相比,它们仍然很小。这道鸿沟本身就是整个问题所在。

闭环的解剖

剥掉营销辞令,这个飞轮有四个运动部件。

  • 部署。把策略放到真实硬件上,无论是遥操作、自主,还是二者有监督的混合。
  • 采集。记录同步的数据流:相机画面、本体感知、接触力,以及所采取的动作,成功与失败一并记录。
  • 筛选。决定什么值得留下。这一步几乎被所有人低估。
  • 重训。把新数据并入下一个检查点,评估它,然后重新部署。

喂给采集环节的各种来源并不能相互替换,它们之间的差别决定了轮子转得多快。

喂养机器人飞轮的数据来源,以及各自的取舍
来源当前大致规模机器人动作标签增长的边际成本主要局限
遥操作(DROID、RH20T)数万条轨迹有,且精确高,每条轨迹一名人工扩展缓慢且昂贵
自主车队回合随车队规模增长有,机器人自身的部署后很低冷启动,偏向成功
人类第一人称视频(Ego4D、Ego-Exo4D)数千小时无直接标签本体差异,缺动作流
仿真(Isaac 等)近乎无限有,合成的仅算力仿真到现实的差距

真正产生复利的是什么

接下来是让人不舒服的部分。原始小时数不会产生复利。一个机器人在简单任务上成功,并把这次成功记录一万遍,产出的是一个几乎没有价值的大数据集,因为策略本来就会做这件事。真正撼动损失函数的,是那些罕见的轨迹:滑掉的抓取、出现在模型没有料到位置上的物体、濒临失败后的补救。

一支只记录自己成功的车队,是一个被拆掉轴承的飞轮。它在转,却什么都没有动。

这就是为什么筛选这一步比采集这一步更重要。跑在前面的团队,是那些从部署中挖掘边缘案例,然后把昂贵的遥操作或有针对性的采集,恰好花在这些缺口上,而不是花钱去记录更多本已奏效的东西。Physical IntelligenceToyota Research Institute 都明确表示,驱动其最强行为模型的是数据的筛选与质量,而非单纯的数量。部署之所以有价值,与其说是因为它产生数据,不如说是因为它绘出了一张当前模型在哪里失败的地图。

谁在转动这个轮子

不同公司以不同方式攻克冷启动。1X 把人形机器人送进家庭,部分是为了收集没有哪个实验室能提前脚本化的家务长尾。Agility Robotics 让 Digit 在真实仓库里运行,那里的任务分布很窄,但采集是持续的,并由工作本身买单。Figure、Boston Dynamics 以及其他公司,都在遵循同一套打法的变体:先部署到受限环境,再随着策略赢得信任而拓宽分布。

在模型一侧,NVIDIA 的 Isaac GR00T 大量依赖仿真与合成轨迹来填补真实数据,而 Gemini Robotics 则从一个通用视觉-语言模型继承了网络规模的语义基础,再把它微调向动作。两者都是针对同一种短缺的回应。来自 Ego4D 和 Ego-Exo4D 等数据集的人类第一人称视频,是第三种押注:以第一人称记录人们完成任务的大量小时数,富含意图与情境,唯独缺少机器人自身的动作标签。

没人放进幻灯片的阻力

这个闭环有真实的阻力。重新训练一个大型策略并在硬件上验证它,既慢又贵,因此闭环时延,也就是从记录到一次失败到部署出一个修复之间的时间,可能长达数周。自主采集偏向策略已经能够触及的成功,于是恰恰欠采样了那些真正重要的边缘案例。而数据本身如今是一种受监管的资产。在机器人于欧盟运行的地方,AI 法案与数据法案对现场采集的运营数据和个人数据如何被记录、共享与再利用施加了义务,这重塑了一支部署车队在法律上可以回收进训练的内容。

飞轮这个比喻承诺了某种近乎免费的东西:部署足够多的机器人,数据、模型与护城河就会自行累积。现实要苛刻得多。只有当每一圈都对准当前模型尚且做不到的事情,只有当喂养它的数据干净到足以信任、有据到足以留存,轮子才会产生复利。真正把这一点内化的公司,并不是在采集更多数据,而是在采集更好的失败。

data-flywheelrobot-learningfoundation-modelsdata-curation

来源